Biyomalzeme olarak kullanılabilecek poli(Laktik Asit)/poliüretan polimer karışımları
Poly(Lactic Acide)/polyurethane blends using as biomaterials
Yazar: ŞEBNEM KEMALOĞLU DOĞAN
Danışman: DOÇ. DR. GÜRALP ÖZKOÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Son yıllarda, katma değeri yüksek biyomalzemelerin geliştirilmesi hem akademik hem de endüstriyel ilgi odağı halini almıştır. Biyobozunur polimerler, biyomedikal uygulamalarda kullanılabilirliğinin keşfedilmesiyle büyük önem kazanmıştır. Ticari olarak en yaygın biyobozunur polimerlerden biri poli(laktik asit) (PLA)'dır. PLA'nın yüksek dayanımı ve yüksek modülünün yanı sıra düşük tokluğu uygulama alanını kısıtlamaktadır. Bu çalışmanın amacı, peklik ve tokluğun dengelenebilmesi amacıyla PLA/termoplastik poliüretan (TPU) biyobozunur polimer karışımlarını üretmek ve karakterize etmek, bu karışımların biyobozunurluk ve biyouyumluluk özelliklerini incelemek ve bu karışımların sergilediği şekil hafıza özelliklerini belirlemektir. Bu polimerlerin uyumlaştırılması amacıyla trifenilen fosfat (TPP), 1,4 fenilen diizosiyanat (PDI), piromellitik dianhidit (PMMA) olmak üzere üç farklı zincir uzatıcı kullanılmıştır. Bunun yanı sıra, uyumlaştırma yöntemi olarak transesterleşme incelenmiş, bu amaçla Tin(II)etilhekzanoat, Tin(II)okzalat, Dibütil tin dilaurat gibi trans-esterifikasyon katalizörleri de kullanılmıştır. Termal, mekanik, reolojik ve morfolojik analizler sonucunda PLA/TPU sistemi için en etkin uyumlaştırıcının PDI olduğu sonucuna varılmıştır. PLA/TPU oranına bağlı olarak optimum bir PDI konsantrasyonun var olduğu gösterilmiştir. L-929 fibroblast hücre hattı ile yapılan hücre kültürü çalışmalarından PLA/TPU karışımlarının biyouyumlu olduğu ve herhangi bir toksik etki göstermediği sonucuna ulaşılmıştır. Karışımdaki TPU oranının artması ile biyobozunurluğun azaldığı sonucuna varılmıştır. Seçilen PLA/TPU karışımlarının üzerinde yapılan statik ve dinamik şekil hafıza testlerinden karışımların şekil hafıza özelliği sergilediği anlaşılmıştır. Karışımların uyumlaştırılması ile şekil geri kazanım oranının arttığı gözlenmiştir. Genel sonuç olarak ise PLA/TPU karışımlarının hem doku iskelesi hem de şekil hafızalı biyomedikal cihazların üretilmesinde kullanım potansiyeli taşıdığı kanaatine varılmıştır.

Abstract:
In the last years, the development of high value added biomaterials have become both academic and industrial focus of interest. Biodegradable polymers have gained a great importance due to the discovery of their applicability to biomedical field. Commercially, poly(lactic acid) (PLA) is one of the most common biodegradable polymers. Inspite of high modulus and strength, PLA's low toughness limits it usage area. The aim of this thesis is to prepare and characterize PLA/thermoplastic polyurethane (TPU) blends, to investigate their biocompatibility and biodegradability, and to determine their shape memory properties. In order to compatibilize these polymers, three different chain extenders, triphenylphosphate (TPP), 1,4-phenylene diisocyanate (PDI) and pyromellitic dianhydride (PMDA), were used. In addition, transesterification was chosen as alternative compatibilization method by using Tin(II) ethylhexaonate, Tin(II) oxalate, dibutyltin dilaurate as transesterification catalysis. The results of thermal, mechanical, rheological and morphological investigastions pointed out that PDI was the most effective compatibilizer among the others for PLA/TPU system. An optimum PDI content was determined depending on PLA/TPU blend ratio. In vitro cell culture studies conducted with L929 fibroblast cell line showed that the blends were not cytotoxic. It was concluded that biodegradability of blends increase with TPU addition. The static and dynamic shape memory tests indicated that PLA/TPU blends exhibited shape memory properties. It was observed that the shape recovery ratio was enhanced by the addition of compatibilizer. As a general conclusion, it was thought that the PLA/TPU blends have the potential of being used as tissue engineering scaffolds and shape memory biomedical devices.