Polivinil alkol içeren hidrojel metal kompozitlerinin biyomedikal uygulama alanlarının araştırılması
Investigation of biomedical application areas of hydrogel metal composites containing polyvinyl alcohol
Yazar: İREM SİMGE DEMİR
Danışman: PROF. DR. ÖZGÜR ÖZAY
Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Biyomühendislik ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Antimikrobiyal aktivite = Antimicrobial activity ; Biyomalzemeler = Biomaterials ; Biyomedikal araştırmalar = Biomedical research ; Biyomedikal teknoloji = Biomedical technology ; Biyomedikal uygulamalar = Biomedical applications ; Hidrojeller = Hydrogels ; Kompozit polimerler = Composite polymers ; Kontrollü ilaç salımı = Controlled drug release ; Polimer malzemeler = Polymer materials

Özet:
Son yıllarda nanoteknoloji bilimindeki gelişmelerle metallerin oluşturduğu kompozit malzemeler üzerine biyomedikal çalışmaların yoğunluğu ve çeşitliliği artmaktadır. Böylece hastalıkların tedavisinde yeni imkanlar doğmakta ve klasik tedavi prosedürlerinin yerini daha az yan etki ve daha spesifik tedavi etkinliğine sahip yeni nesil ilaçlar veya tedaviler almaya başlamıştır. 
Bu tez çalışmasında yeni nesil biyomedikal uygulamalarına katkı sağlayabileceği düşünülen hem polivinil alkol (PVA) hem de altın (Au) nanopartiküller içeren biyomateryaller sentezlenerek karakterizasyonu, antimikrobiyal ve ilaç salım özellikleri üzerinde çalışıldı. Biyouyumlu PVA, 2-Hidroksietil metakrilat (HEMA) ve katyonik bir monomer olan [3-(Metakriloilamino)propil]trimetilamonyum klorür (MAPTAC) kullanılarak redoks polimerizasyon tekniği ile PVA/p(HEMA-co-MAPTAC) hidrojelleri sentezlendi. Sentezlenen PVA/p(HEMA-co-MAPTAC) hidrojellerin, Au nanopartiküller ile modifiye edilerek antimikrobiyal aktivitelerini attırmak amaçlandı. Hidrojeller kimyasal yapı, morfoloji ve termal özelliklerinin belirlenmesi için FTIR, SEM, TEM, TGA ve XRD teknikleri ile karakterize edildi. 
Hazırlanan hidrojellerin şişme karakterizasyonları farklı pH ortamları ve simüle biyolojik ortamlarda incelendi. PVA/p(HEMA-co-MAPTAC) ve PVA/p(HEMA-co-MAPTAC)@Au hidrojellerinin ilaç salım çalışmaları için model olarak ribonükleik asit (RNA) genetik materyali ve sodyum diklofenak (NaDc) ilacı kullanıldı. PBS ortamında gerçekleştirilen salım çalışma verileri ile hidrojellerin ilaç salım kinetikleri incelendi. 
Hidrojeller, kuyu difüzyon yöntemi ile antibakteriyel ve antifungal etkilerini belirlemek için test edildi. Testlerde gram negatif bakteri Escherichia Coli, gram pozitif bakteri  Bacillus Subtilis ve bir mantar türü olan Candida Albicans kullanıldı. Antibakteriyel ve antifungal etkili PVA/p(HEMA-co-MAPTAC)@Au hidrojel kompozit, biyomedikal uygulamalarda kullanım potansiyeline sahip yeni bir malzeme olabileceği sonucuna varıldı.

Abstract:
In recent years, with the developments in nanotechnology science, the intensity and diversity of biomedical studies on composite materials formed by metals are increasing. Thus, new opportunities arise in the treatment of diseases and classical treatment procedures have begun to be replaced by new generation drugs or treatments with fewer side effects and more specific treatment effectiveness.
In this thesis study, biomaterials containing both polyvinyl alcohol (PVA) and gold (Au) nanoparticles, which are thought to contribute to new generation biomedical applications, were synthesized and their characterization, antimicrobial and drug release properties were studied. PVA/p(HEMA-co-MAPTAC) hydrogels were synthesized by redox polymerization technique using biocompatible PVA, 2-Hydroxyethyl methacrylate (HEMA) and [3-(Methacryloylamino)propyl]trimethylammonium chloride (MAPTAC), a cationic monomer. It was aimed to increase the antimicrobial activities of the synthesized PVA/p(HEMA-co-MAPTAC) hydrogels by modifying them with Au nanoparticles. Hydrogels were characterized by FTIR, SEM, TEM, TGA and XRD techniques to determine their chemical structure, morphology and thermal properties.
Swelling characterizations of the prepared hydrogels were examined in different pH environments and simulated biological environments. Ribonucleic acid (RNA) genetic material and sodium diclofenac (NaDc) drug were used as models for drug release studies of PVA/p(HEMA-co-MAPTAC) and PVA/p(HEMA-co-MAPTAC)@Au hydrogels. Drug release kinetics of hydrogels were examined with the release study data performed in PBS environment.
The hydrogels were tested to determine their antibacterial and antifungal effects by the well diffusion method. Gram-negative bacteria Escherichia Coli, gram-positive bacteria Bacillus Subtilis and Candida Albicans, a type of fungus, were used in the tests. It was concluded that PVA/p(HEMA-co-MAPTAC)@Au hydrogel composite with antibacterial and antifungal effects may be a new material with potential for use in biomedical applications.