Kimyasal buhar çöktürme yöntemi ile biyosilika tabanlıkta karbon nanotüp üretimi ve kompozitlerinin doku mühendisliğinde incelenmesi
Chemical vapor deposition of carbon nanotubes on a biosilica substrate and investigation of carbon nanotube composites in tissue engineering
Yazar: HATİCE KÖSE
Danışman: DOÇ. DR. SEVİL YÜCEL
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Karbon nanotüpler (KNT) nanoteknolojide öne çıkan en önemli malzemelerden biridir. Üstün mekanik ve yüzey özellikleri karbon nanotüplerin doku mühendisliğinde kullanımını mümkün kılmaktadır. Kemik doku mühendisliğinde doku iskelesi yapımında güçlendirici ve ek malzeme olarak kullanın yanı sıra KNT'lerin hücre büyümesini ve farklılaşmayı arttırıcı etkileri de görülmüştür.
Bu yüksek lisans tezi kapsamında karbon nanotüplerin kimyasal buhar çöktürme yöntemiyle üretimi ve doku mühendisliğinde kullanımı araştırılmıştır. Deneysel olarak kimyasal buhar çöktürme yöntemi ile 700°C'de Fe(NO3)3.9H2O katalizörü ve metan gazı ile karbon nanotüp üretilmiştir. Katalizör işlevi gören demir(III)nitrat ile pirinç kabuğu külünden elde edilen biyo kaynaklı sodyum silikat çözeltisi kullanılarak iki tip üretim yapılmıştır. Ayrıca Silika başlatıcısı olarak TEOS'ta kullanılarak karbon nanotüp üretilmiştir.  Üretilen karbon nanotüplerin SEM ve TEM cihazı ile karakterizasyonu yapılmıştır. Katalizörün sodyum silikat çözeltisiyle kullanıldığı yöntem ile üretilen karbon nanotüplerin poli laktik asit (PLA) ile doku iskelesi olarak kompozit filmleri hazırlanmış ve mekanik dayanım testlerinden çekme gerilme dayanım testi yapılmıştır. Üretilen KNT-PLA filmlerin mekanik dayanımları dört kat artmıştır. Ayrıca karbon allotroplarından grafen ile karşılaştırma yapılmıştır. Grafen ile KNT'ler ile oluşturulan kompozit filmlerin mekanik dayanıklılıklarının yaklaşık olarak aynı olduğu tespit edilmiştir. Üretilen KNT ve grafen filmler doku iskelesi olarak kullanımı için kemik kanser hücreleri seçilmiştir. Hücre kültürü yapılarak hücre çoğalması üzerine etkileri incelenmiştir. PLA doku iskelesinde hücreler sadece çoğalırken KNT kompozit doku iskelelerindeki hücrelerin aynı anda hem çoğaldığı hemde farklılaştığı görülmüştür. Grafen ile kıyaslandığında KNT içeren doku iskeleleri ile daha fazla kemik hücresi elde edilebilmektedir.

Abstract:
Carbon nanotubes (CNT) are one of the most important materials in nanotechnology. Its superior mechanic and surface properties are making the use of carbon nanotubes in tissue engineering possible. In addition to be used in bone tissue engineerin and as a strengthening material in scaffold production, it has been seen that carbon nanotubes have affect on cell proliferation and differentiation. 
In scope of this master thesis, production of carbon nanotubes by chemical vapor deposition method and using of carbon naotubes in tissue engineering have been researched. Experimentally, carbon nanotubes are produced by chemical vapor deposition in 700 C with Fe(NO3)3.9H2O catalyst and methane gas. Two types of catalyst were produced by bio-silica. Bio-silica was extracted from rice hysh ash. Other catalyst was produced by using TEOS as silicate starter. Characterization of carbon nanotubes were made by SEM and TEM devices. Composite films were produced with Poly lactic asid (PLA), CNT and graphene as a scaffold and tensile tests were made with the CNT (composite films), which are produced with the method that sodium silicate solution was used as a catalyst. Mechanical resistance of PLA were increased 4 times with CNTs. It has been seen that graphene-PLA films and CNT-PLA films had almost same strength. For scaffold experiment, bone cancer cells (MG63s) were chosen. Affects of cell proliferation were researched by cell culturing. Despite the cells in PLA scaffolds were only proliferated, the cells in carbon nanotube scaffolds were both proliferated and differentiated. Compared to graphen, more bone cells can be produced with the CNTs scaffolds.