Biyomimetik hidroksiapatit ile kaplanmış kitosan kriyojellerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of biomimetic hydroxyapatite coated chitosan cryogels
Yazar: FATMA ÖFKELİ
Danışman: DOÇ. DR. NİMET KARAGÜLLE
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Doku mühendisliğinin amacı, hasar görmüş veya işlevini kaybetmiş doku/organ yapılarının geometrisine özgü, canlı hücrelerin, destek malzemeleri veya biyolojik moleküllerin yardımı ile yeni doku iskeleleri üreterek, doku/organın işlevini yerine getirebilecek biyouyumlu yapay doku oluşturmaktır. 
Kemik dokusunun inorganik yapısını oluşturan kalsiyum fosfat esaslı hidroksiapatit, tıp ve dişçilikte kullanılan bir biyoseramik malzeme olup, biyouyumluluğu nedeniyle yapay kemik olarak çeşitli protezlerin yapımında, çatlak ve kırık kemiklerin onarımında ve metalik biyomalzemelerin kaplanmasında kullanılmaktadır. Polimerlerin, sentetik vücut sıvıları içinde biyomimetik hidroksiapatit ile kaplanması yöntemi özellikle kemik dokusu onarımında kullanılacak doku iskelesi üretimi uygulamaları için son yıllarda son derece ilgi çekici bir metod haline gelmiştir. Fizyolojik koşulları yani insan kan plazmasındaki iyon konsantrasyonunu taklit eden sentetik vücut sıvısı sayesinde polimer yüzeyleri kemik dokusundakine benzer şekilde hidroksiapatit ile kaplanabilmekte ve biyoaktivite kazanabilmektedir. Vücut sıvısını taklit eden sentetik sıvılar sayesinde apatit ile kaplanmış malzemeler hem içerik olarak hem de mikro yapı olarak biyolojik sistemde (kemikte) yer alan inorganik fazı taklit etmekte ve kemik hücresi tutunmasını artırmaktadır. Sentetik vücut sıvısı içinde biyomimetik hidroksiapatit ile kaplama yöntemi biyomedikal uygulamalar alanında yeni ve gelecek vadeden bir proses olmakla birlikte, çeşitli metaller, seramikler ve polimerlerin kaplanmasında kullanılmıştır.
Bu tez kapsamında, kemik doku onarımında doku iskelesi olarak kullanılabilecek, kitosan ve farklı oranlarda hazırlanan kitosan-jelatin kriyojel doku iskeleleri kriyojelasyon tekniği ile üretilmiş, sentetik vücut sıvısı (SBF) içerisinde biyomimetik hidroksiapatit ile kaplanmış ve karakterize edilmiştir. Üretilen doku iskeleleri, kimyasal yapı, gözeneklilik, şişme ve degredasyon özellikleri bakımından karakterize edilmiştir. 
Yapılan çalışmalar ve elde edilen sonuçlar doğrultusunda, kitosan ve ağırlıkça farklı oranlarda hazırlanan kitosan-jelatin kriyojel doku iskelelerinin birbiriyle bağlantılı makrogözenekli ve duvarlı bir yapıya sahip olduğu sonucuna varılmıştır. Hazırlanan bu doku iskelelerinin, kantitatif olarak 2 kat yoğunlukta hazırlanan yapay vücut sıvısı içerisinde 3, 7 ve 14 gün süreyle inkübasyonları sonrası yapılan FT-IR, SEM ve XRD analizleri sonucunda, inkübasyon süresi ve jelatin miktarı arttıkça hidroksiapatit mineralizasyonunun arttığı görülmüştür.

Abstract:
The purpose of tissue engineering is to create biocompatible artificial tissue that can function as a tissue / organ by producing new tissue scaffolds with the help of living cells, support materials or biological molecules specific to the geometry of damaged or disorganized tissue / organ structures.
Calcium phosphate based hydroxyapatite, which forms the inorganic structure of bone tissue, is a bioceramic material used for medicine and dentistry. Due to its biocompatibility, it is used as artificial bone in the construction of various prostheses, repair of cracks and fractured bones and coating of metallic biomaterials. The method of coating polymers with biomimetic hydroxyapatite in synthetic body fluids has become an extremely interesting method in recent years for tissue scaffolding applications to be used in bone tissue repair. Through the synthetic body fluid mimicking the ion concentration in human blood plasma, polymer surfaces can be coated with hydroxyapatite and gain bioactivity similar to bone tissue.  Through the use of synthetic fluids mimicking body fluid, apatite-coated materials mimic the inorganic phase in the biological system (bone) as both content and microstructure, and increase bone cell adhesion. Biomimetic hydroxyapatite coating in synthetic body fluid has been used to coat various metals, ceramics and polymers, as well as a new and upcoming process in the field of biomedical applications.
In this thesis, chitosan-based cryogel tissue scaffolds, which can be used as tissue scaffolds in bone tissue repair, are produced by cryo-gelation technique and are covered with biomimetic hydroxyapatite in synthetic body fluid (SBF). The resulting tissue scaffolds are characterized by their chemical structure, swelling and degradation properties.
As a result of the studies,  it was concluded that the chitosan cryogel and chitosan-gelatin cryogel scaffolds that prepared at different ratios have macroporous and walled structures connected to each other. The FT-IR, SEM and XRD analyzes, after 3, 7 and 14 days of incubation of the chitosan:gelatin cryogel  scaffolds were produced at different weight ratios in artificial body fluids at 2 times intense, showed that hydroxyapatite mineralization increased as incubation time and gelatin content increased.