Sıvı kristal-polimer membranların biyolojik ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of biological and mechanical properties of liquid crystalpolymer membranes
Yazar: MELİKE SEYLAN AKIŞ
Danışman: DOÇ. DR. EMİNE KEMİKLİOĞLU ; DR. ÖĞR. ÜYESİ UĞUR KEMİKLİOĞLU
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Antikoagülanlar = Anticoagulants ; Biyomalzemeler = Biomaterials ; Membranlar = Membranes ; Polimerler = Polymers ; Sıvı kristaller = Liquid crystals

Özet:
Bu tez çalışmasında, polimer matrisli sıvı kristal esaslı kompozit membranlar hazırlanarak antimikrobiyal ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Kompozit membranları oluşturan sıvı kristal malzemelerin özelliklerine bakıldığında; maddenin katı halden sıvı hale geçişi sırasında farklı fazlarda oluşan ve en az beş karbonlu yapıya sahip organik malzemeler oldukları bilinmektedir.  Moleküler diziliş olarak katıların düzenli haline benzerken fiziksel olarak sıvı malzemeler gibi akışkanlık özelliği gösterebilirler. Kendi aralarında iki ana sınıfa yarılan sıvı kristallerden termotropik sıvı kristaller sıcaklığın bir fonksiyonu olarak faz değiştirirler ve genellikle elektronik kitap, ekran gibi teknolojik uygulamalarda kullanılırken; sıcaklığın yanı sıra suda çözünmelerine bağlı olarak faz değişimi gösteren liyotropik sıvı kristaller insan DNA'sı, kolesterol ve lipidlerin yapılarında bulunurlar. Daha çok biyolojik ve medikal alanda kullanılan liyotropik sıvı kristaller bir baş ve kuyruk kısma sahip olmalarından dolayı 'amfifil molekül' olarak da adlandırılırlar. Membran uygulamalarında sıkça karşılaşılan sıvı kristaller biyolojik uygulamalar için kullanılan polimer malzemelerle de kompozit oluşturarak kullanılabilmektedir.
Son yıllarda yapılan araştırmalarla birlikte polimer matrisli sıvı kristal kompozit membran çalışmalarının arttığı görülmektedir. Bu tez çalışmasında da literatürde bulunan çalışmalardan farklı olarak; sıvı kristal – polimer membran oluşumunun yanı sıra sisteme Antikoagülant Sitrat Dekstroz (ACD) ve Sinemik Aldehit (CA) katkı maddeleri eklenerek oluşturulan membranların biyolojik özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Katkı madde miktarının, üretilen sıvı kristal – polimer mebranlarının antimikrobiyal özellikleri üzerine etkisinin incelenebilmesi amacıyla, optimum katkı madde konsantrastrasyonları belirlenerek üretilen membranların, su tutma kapasiteleri, yüzey temas açısı ölçümleri ve tromboplastin adsorplama ölçümleri gibi biyolojik değerlendirmeleri yapılmıştır. Yüksek fibrinojen seviyesine sahip olmasından dolayı insan kanı ile ortak özelliğe sahip olan tavşan kanından elde edilen tromboplastin ve tavşandan elde edilen albümin ile membranların biyouyumlulukları incelenmiştir.
Yapılan testler sonucunda, kütlece 5:5 oranında sıvı kristal ve polimer içeren membranlardaki CA katkı maddesinin kütlece konsantrasyonu arttıkça su tutma kapasitesinin azaldığı fakat yüzey temas açısının arttığı görülmüştür. Katkı maddesinin kütlece konsantrasyonu arttıkça tromboplastinin yüzeye yayıldığı görülmüş olup, kan pıhtılaşma indekslerinde (BCI) ise en yüksek BCI değerine kütlece %3 CA içeren örneğin sahip olduğu görülmüştür. ACD katkı maddesi içeren numunelere bakıldığında ise su tutma kapasitesi ile yüzey temas açısı ölçümlerinin benzerlik gösterdiği görülürken en yüksek BCI değerine kütlece %2 ACD katkı maddesi içeren örneğin sahip olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this thesis project, polymer matrix liquid crystal-based composite membranes were prepared, and their antimicrobial and mechanical properties were investigated. Considering the properties of liquid crystal materials that make composite membranes, It is known that they are organic materials formed in different phases during the transition of matter from solid to liquid state and have at least five carbon structures. While their molecular arrangement resembles the regular state of solids, they can physically show fluidity like liquid materials. Thermotropic liquid crystals, which are liquid crystals divided into two main classes among themselves, change phase as a function of temperature and are generally used in technological applications such as electronic books and screens; Lyotropic liquid crystals, which show phase change depending on their dissolution in water as well as temperature, are found in the structures of human DNA, cholesterol, and lipids. Lyotropic liquid crystals, mostly used in biological and medical fields, are called 'amphiphile molecules' because they have a head and tail. Liquid crystals, frequently encountered in membrane applications, can also be used by forming composites with polymer materials used for biological applications.
Studies on polymer matrix-liquid crystal composite membranes have also increased in recent years. In this thesis study, unlike the studies in the literature, In addition to the liquid crystal-polymer membrane formation, it is aimed to examine the effects on the biological properties of the membranes formed by adding Anticoagulant Citrate Dextrose (ACD) and Cinnamaldehyde (CA) additives to the system. The effects of the additives on the formed membranes were visualized with various microscopes, and biological evaluations such as water tests, surface contact angle measurements, and thromboplastin measurements were made. The biocompatibility of membranes with thromboplastin obtained from rabbit blood and albumin obtained from rabbits, which has a standard feature with human blood due to its high fibrinogen level, were investigated.
As a result of the tests, it was observed that the water holding capacity decreased, but the surface contact angle increased as the mass concentration of the CA additive in the membranes containing 5:5 by mass liquid crystal and polymer increased. As the mass concentration of the additive increased, it was observed that the thromboplastin spread over the surface, and in the blood coagulation indices (BCI), it was observed that the sample containing 3% by mass CA had the highest BCI value. When the samples containing ACD additive are examined, it is seen that the water holding capacity and surface contact angle measurements are similar. In contrast, the sample containing 2% ACD additive by mass has the highest BCI value.