Tendon ve kıkırdak doku tedavisi için biyouyumlu hidrojel üretimi ve karakterizasyonu
The synthesis and characterization of biocompatible hydrogel for tendon and cartilage tissue treatment
Yazar: EVRİM SEVER
Danışman: PROF. DR. MEHLİKA PULAT
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Sunulan çalışmada, tendon ve kıkırdak doku tedavilerine yönelik olarak doğal ve yapay polimerler ile farklı birleşim oranlarında iç içe geçmiş ağ yapıda (IPN) hidrojeller hazırlandı. Tendon doku tedavisine yönelik olarak Na-Aljinat ve jelatin doğal polimerlerinin farklı hacimsel oranlarda bir araya getirilmesiyle ve Gluteraldehit (GA) varlığında çapraz bağlanarak yarı-IPN tipi hidrojeller elde edildi. Bu hidrojeller sentez aşamasında Montmorilonit (MMT) kil minerali ilavesiyle MMT içeren hidrojeller olarak çeşitlendirildi. Kıkırdak doku tedavisi için ise 2-hidroksietilmetakrilat (HEMA) monomeri amonyum persülfat ve sodyum meta-bisülfit ((NH4)2S2O8/Na2S2O5) redoks başlatıcı çifti varlığında polimerleştirilirken eş zamanlı etilenglikoldimetakrilat (EGDMA) ile çapraz bağlandı. PHEMA oluşumu sırasında ortama farklı hacimsel oranlarda jelatin çözeltisi eklenerek yarı-IPN tipi, jelatin çözeltisi ile GA de eklenerek tam-IPN tipi hidrojeller sentezlendi. Elde edilen ürünlerin şişme-bozunma testleri, taramalı elektron mikroskobu (SEM), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR) ve X-ışını kırınım (XRD) analizleri ile karakterizasyonları yapıldı. Karakterizasyon sonuçları değerlendirilerek etken madde yüklemek üzere uygun nitelikteki hidrojellere karar verildi. Ardından, tendon ve kıkırdak doku tedavilerinde hasar görmüş bölgelere etken madde salımı yapmak üzere hidrojellere ağrı kesici, anti-inflamatuar etki için Naproksen Sodyum ve antibiyotik olarak Sefazolin Sodyum yüklendi. Bunlarla birlikte iyileşmeye destek olması amacıyla hidrojellere B6 vitamini Pridoksin ile kofaktör Mg2+ iyonu tuzu Magnezyum asetat tetrahidrat da yüklendi. Hidrojellerden bu etken maddelerin kontrollü salım davranışları UV Spektrofotometresi ve Atomik Absorpsiyon Spektroskopisi (AAS) ile takip edildi. Son olarak, etken madde salımlarında sistemin difüzyon tipini belirlemek için hidrojellerin salım kinetiği incelendi.

Abstract:
In the presented study, interpenetrating polymer network (IPN) hydrogels were prepared with natural and synthetic polymers in various combination ratios for tendon and cartilage tissue treatments. Semi-IPN type hydrogels for tendon tissue treatment were obtained by combining Na-Alginate and gelatin natural polymers in different volumetric ratios and cross-linking in the presence of Glutaraldehyde (GA). These hydrogels were diversified into MMT-containing hydrogels by adding Montmorillonite (MMT) clay mineral during the synthesis stage. 2-hydroxyethylmethacrylate (HEMA) monomer was polymerized in the presence of ammonium persulfate and sodium meta-bisulfite ((NH4)2S2O8/Na2S2O5) redox initiator pair and simultaneously crosslinked with ethyleneglycoldimethacrylate (EGDMA) for cartilage tissue treatment. During the formation of PHEMA, semi-IPN type hydrogels were synthesized by adding gelatin solution in different volumetric ratios to the medium, and full-IPN type hydrogels were synthesized by adding both gelatin solution and GA. The obtained products were characterized by swelling-degradation test, scanning electron microscobe SEM, Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and X-ray diffraction (XRD) analyses. By evaluating the characterization results, proper hydrogels were decided to load the active ingredient. Then, Naproxen Sodium for analgesic and anti-inflammatory effects and Cefazolin Sodium as an antibiotic were loaded into the hydrogels to release the active ingredient into the damaged areas on tendon and cartilage tissue treatments. In addition, vitamin B6 Pyridoxine and cofactor Mg2+ ion salt Magnesium acetate tetrahydrate were also loaded into the hydrogels to support healing. The controlled release behavior of these active ingredients through the hydrogels was monitored by UV Spectrophotometry and Atomic Absorption Spectroscopy (AAS). Finally, the release kinetics of the hydrogels were investigated to determine the diffusion type of system at active ingredient release.