Kendi kendini onarabilen yara örtücü biyomalzemelerin geliştirilmesi
Development of self-healing biomaterials for wound dressing
Yazar: MERVE YAŞAR
Danışman: PROF. DR. NİLHAN KAYAMAN APOHAN
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Organik Kimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Hidrojeller = Hydrogels

Özet:
Kendi kendini onarma, canlı sistemlerde, hasarı onarmak için oluĢan otonom bir tepkidir. Malzemenin ömrünü uzatması bakımından önemlidir, hasarın onarılması için alternatif bir yoldur. BaĢlangıçta, sadece otomotiv sektörü ve endüstri için kullanılmıĢtır. Günümüzde doku mühendisliği gibi biyomedikal alanlarda kullanılmaktadır.
Kendi kendini onarma iç ve dıĢ onarma özelliğine sahiptir. DıĢ onarmada, onarıcı ajan matrise enkapsüle edilir. Hasar oluĢtuğunda açığa çıkar, onarımı aktive eder. Ġç onarmada, kovalent olmayan etkileĢimler ile kovalent bağlar onarım sağlar. Schiff-bazı bağlantıları, amin ve aldehit, açilhidrazon bağları hidrazit ve aldehit grupları arasında oluĢan dinamik bağlardır. Fizyolojik koĢullarda kullanılabilmeleri, doku mühendisliği için uygundur. Sınırsız amin kaynağıyla çalıĢmaların olmasına rağmen, daha iyi materyaller için sınırlı aldehit kaynakları geliĢtirilmeye ihtiyaç duymaktadır.
Ġlk çalıĢmada, UV-ıĢınlarla baĢlatılmıĢ serbest radikal polimerleĢme tekniği ile hidrojeller sentezlenmiĢtir. Hidrojelin Shiff-bazıyla kendini onarmaya sahip olması için alternatif yeni yöntemle aldehit kaynağı monomer, polimer matrisine entegre edilmek için fonksiyonellendirilmiĢtir. Bu amaçla, vanilin aldehit kaynağı olarak seçilmiĢ, hidroksil grubu izosiyanatoetil metakrilat ile metakrillendirilmiĢtir. Vanilinin bu yöntemle metakrillendirilmesi bilgimiz dahilinde daha önce rapor edilmemiĢtir. Böylelikle biyo-bazlı çapraz bağlayıcı olarak, polimer matrise katılarak yapıyı desteklemekte ve Schiff-baz bağlantıları ile kendi kendini onarım sağlamaktadır.
Ġkinci çalıĢmada PEG, daha önce kendi kendini onarma çalıĢmalarında kullanılmamıĢ olan yeni bir yöntemle aldehitle fonksiyonellendirilmiĢtir. Böylelikle uzun açilhidrazon bağları, kendi kendini onarım için esnek dinamik çapraz bağlantı noktaları oluĢturmuĢtur. Ek olarak polimer matrisi desteklemek için PEG metakrillendirilmiĢtir. UV ıĢınlarıyla baĢlatılmıĢ serbest radikal polimerleĢme metoduyla sentezlenen
v
hidrojeller 24 saatte onarım göstermiĢtir. Ġyi çekme ve uzama mukavemetine sahiptir. Canlı hücrelerle çalıĢmak için uygundur.

Abstract:
Self-healing is an autonomous reaction occurs to heal the damage on living systems. It's an important feature that expands the lifetime of the material, and it's an alternative way to damage recovery. Initially, it was used only in the automotive sector and industry. Nowadays, it has been used in biomedical application such as tissue engineering.
Self-healing has extrinsic and intrinsic characteristics. In extrinsic, the self-healing agent is encapsulated in the matrix. The healing agent released when the crack ruptures and activate healing. In intrinsic, non-covalent bonds such and covalent bonds occur to promote healing. While Schiff-base linkages are occur between amine and aldehyde, acylhydrazone linkages occur between acylhydrazide group and aldehyde group. Their ability to function in physiological conditions makes them good candidates for tissue engineering studies. Although there are studies with unlimited source of amines, limited aldehyde sources still need improvement for better materials.
In the first study, the aldehyde source was functionalized to integrate into the polymer matrix with an alternative new method. For this purpose, vanillin was selected as an aldehyde source, and its hydroxyl group was methacrylated with an isocyanatoethyl methacrylate. methacrylation of vanillin with this method has not been reported before. Thus, as a bio-based crosslinker, It joins the polymer matrix to support the main structure and provides self-healing with Schiff-base linkages.
In the second study, PEG1500 was aldehyde-functionalized by a method that hasn't been used in self-healing studies. Thus, long acylhydrazone bonds create flexible dynamic crosslink points to promote self-healing. Additionally, PEG1500 was methacrylated to support polymer matrix. The hydrogels showed self-healing in 24 hours. They have good tensile and elongation strength. They are suitable for working with living cells.