Sığır kemik atıklarından gözenekli hidroksiapatit iskelenin kemik iyileştirme etkinliği
Bone healing efficacy of porous hydroxyapatite scaffold from bovine bone waste
Yazar: NESLİHAN YERİÇER
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AMMAR ZEIDAN GHAILAN ALSHEMARY ; PROF. DR. ZAFER EVİS
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Biyoseramikler = Bioceramics ; Hidroksiapatitler = Hydroxyapatites ; Kemikler = Bones ; Scaffolding = Scaffolding ; Sığırlar = Cattles

Özet:
Bu çalışmada sığır kemiğinden elde edilen tozlardan üç boyutlu yapı iskelesi elde edilmiş ve sinterleme yapılarak saf hidroksiapatit çıkartılmıştır. Çalışmanın temel amacı, doğal dokudan hidroksiapatit sentezleyerek gözenekli yapı iskeleleri oluşturup, oluşan yapının kemik doku yerine kullanma kabiliyetini belirlemektir. 
Hidroksiapatit kemik yapısının inorganik temelini oluşturan bir biyoseramik türüdür. Biyoaktifliğin ve biyobozunurluğun en önemli etkeni olan gözenekli yapı şeklinde hazırlanabilir. 
Çalışmada öncelikle kemik dokusundan organik malzemeler uzaklaştırılmıştır. Ardından organik yapısı uzaklaştırılmış kemiğe parçalama ve eleme işlemleri yapılarak toz hale getirilmiştir. Kemik tozları otomatik pres yardımıyla silindir şeklinde üç boyutlu yapı iskeleleri haline getirilmiştir. İskeleler 1000 ve 1200 ℃ sıcaklıklarda 2 saat bekletilerek sinterlenmiştir. Sinterlenen yapılar üzerine kemik doku benzerliğini ölçmek için testler ve analizler gerçekleştirilmiştir. Yapıya TGA, XRD, FTIR, XPS ve SEM analizi yapılmıştır. İskelenin karakterizasyonu için PBS içerisinde bekletilerek in vitro biyobozunma testi, porozite oranı ve yoğunluk ölçümü yapılmıştır. Mekanik özelliği belirlenmesi için ise diyametral mukavemet ölçümü yapılmıştır. Son olarak ilaç salım sistemlerinde kullanılabilirliğini ölçmek için yapı üzerine ilaç yüklemesi ve salımı uygulanmıştır.
Yapılan test ve analiz sonuçlarına göre sinterleme sıcaklığı arttıkça gözeneklilik oranının azaldığı görülmüştür. Mekanik dayanımın artan sinterleme ile arttığı görülmüştür. Diğer analiz sonuçlarına göre 1000 ℃'de işlem görmüş iskelelerin HA yapısına daha çok benzediği ve bunun sonucunda kemik taklidinin daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Son olarak ilaç yükleme ve salım test sonuçlarına bakıldığında 1000 ℃'de işlem görmüş grubun kontrollü ilaç salım uygulamalarında kullanılabilirliği diğe gruba göre daha yüksek çıkmıştır. Bunun sebebi 1000 ℃'de işlem görmüş grubun gözeneklilik oranı daha yüksektir.

Abstract:
Hydroxyapatite is a type of bioceramic that forms the inorganic basis of bone structure. Scaffolds with a porous structure can be prepared from hydroxyapatites with calcium phosphate components, and this porosity is also the most important factor affecting bioactivity and biodegradability. This study aimed at extracting hydroxyapatite from bovine bone by sintering to form porous scaffolds, provide natural tissue replacement and determine the ability of the material to replace bone tissue. The first step to obtain the scaffolds was removing organic materials from the bone tissue. Afterwards, the bone was crushed and sieved to obtain a powder form. Powders were pressed in cylindrical three-dimensional molds by automatic press. The scaffolds were sintered at 1000 and 1200 ℃ for 2 hours. TGA, XRD, FTIR, XPS and SEM analyses were performed for characterization. In vitro biodegradation test, porosity ratio and density measurement were performed by keeping the samples in PBS. Diametral strength test was done for mechanical characterization. Drug loading and release tests were performed to measure the scaffold's usability in drug delivery systems. The results showed that the porosity ratio decreased as the sintering temperature increased. It was observed that the mechanical strength increased with sintering temperature. The scaffolds treated at 1000 ℃ were similar to the HA structure, and as a result, the bone mimicry was higher than the samples treated at 1200 ℃. According to the drug loading and release results, the group treated at 1000 ℃ gave the best results in terms of usability, since the porosity was high.