Poli(laktik asit)/termoplastik poliüretan tabakalı kompozitlerin şekil hafıza özellikleri
Shape memory properties of poly(lactic acid)/thermoplastic polyurathane layered composites
Yazar: CEREN TABAK
Danışman: DOÇ. GÜRALP ÖZKOÇ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Petrokimya ürünü, doğada bozunmayan plastiklerin kullanımının artması ekolojik sisteme zarar vermektedir. Poli(laktik asit) (PLA); bu hasarı minimum düzeye indirerek, hem yenilenebilir hem de biyouyumlu oluşuyla ticari olarak oldukça gündemde olan bir polimerdir. Çoğunlukla gıda ambalaj filmleri, poşetler ve kaplarda kullanılsa da biyomedikal cihazlarda;  kemik vidası, kateter ve doku iskelesi gibi in-vivo uygulamalarında da talep edilmektedir. Bu çalışmada PLA'nın nispeten düşük mekanik özelliklerini, termoplastik poliüretan (TPU) ile iyileştirip hem biyouyumlu hem de iyi mekanik ve fiziksel özelliklere sahip tabakalı kompozitler oluşturulmuştur. PLA/TPU kompozitlerinin üretilmesi, karakterize edilmesi; bu tabakalı yapıların biyouyumluluk ve biyobozunur özellikleri ve son olarak sahip olduğu şekil hafıza davranışları incelenmiştir. Biyouyumlu yapılar biyomedikal alanlarda şekil hafızalı polimerler (ŞHP) olarak karşımıza çıkabilmektedir. Damar içi cihazlar, ameliyat iplikleri gibi birçok alanda kullanılmaktadır. Bu yüksek lisans tez çalışmasında literatürde ilk kez tabakalı yapıdaki PLA/TPU ŞHP'lerin geliştirilmesi ve vücut içerisinde kullanımı hedeflenmektedir. İki, üç ve dört katmanlı olarak hazırlanan PLA/TPU kompozitleri, 65°C programlama sıcaklığında programlanmıştır. 40°C, 50°C ve 65°C'de şekil sabitlenme ve şekil geri kazanım özellikleri incelenmiştir. Ayrıca belirli yükler altındaki şekil hafıza davranışları da incelenmiş; tabaka sayısı ve sıcaklığın artmasıyla daha iyi şekil hafıza özelliği gösterdiği sonucuna varılmıştır. 65°C'de ise en ideal şekil hafıza davranışı gözlemlenmiştir. Tabakalı yapıları bir arada tutan yapıştırıcının dayanımı soyma testi ile ölçülmüştür. Yapıştırıcı ile PLA'nın benzer yüzey enerjilerinden dolayı daha etkili bir yapışma sağladığı gözlemlenmiştir. Vücut içerisinde kullanılması hedeflenen tabakalı yapılara L-929 fibroblast hücre hattı ile hücre kültürü çalışmaları yapılmış ve PLA/TPU tabakalarının ve yapıştırıcının, biyouyumlu olduğu ve herhangi bir toksik etki göstermediği sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
The increase in the use of petrochemical products and non-degradable plastics damages the ecological system due to their end-of-life by products. Poly (lactic acid) (PLA), a renewable, biodegradable and biocompatible linear aliphatic polyester, can be a good candidate to replace with petroleum based polymers for commercial applications. PLA is mostly used in food packaging films, bags, containers, and also in biomedical devices such as bone screw, catheter and intravenous applications. Biocompatible structures can be seen in biomedical areas as shape memory polymers (SMPs). Intravenous devices are used in many areas such as surgical sutures. In this study, the relatively low mechanical properties of PLA were improved by using thermoplastic polyurethane (TPU) in layered assembly, in which a biocompatible adhesive was used, being both biocompatible and having shape memory. PLA/TPU composites prepared in double, triple and quarted layers are programmed at 65°C. Shape fixation and shape recovery properties were investigated at 40°C, 50°C and 65°C. Shape memory behaviours under certain loads were examined. Moreover, the morphology and mechanical properties of the layered structures were analysed.  The number of layers and the increase of the temperature showed better shape memory properties. The strength of the adhesive is measured by peeling test. A more effective adhesion has been observed with the PLA side. Cell culture studies were carried out with L-929 fibroblast cell line to the layered structures intended to be used within the body. It was concluded that PLA/TPU layers and adhesive were biocompatible and did not show any toxic effects.