Doku mühendisliği uygulamaları için polimer matrisli kompozit malzeme üretimi
Production of polymer matrix composite material for tissue engineering applications
Yazar: AYŞE KAPLAN
Danışman: DOÇ. DR. CEM BÜLENT ÜSTÜNDAĞ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Günümüzde doğal kemik yapısına uygun kompozit malzemenin geliştirilmesi konusunda yeni yaklaşımlar sunulmaktadır. Gelişen teknoloji ile yapay sert doku mühendisliğinde rol oynayan malzemeler, kemik ve kıkırdak dokuya alternetif çözümler sunmaktadır. Geliştirilen malzemelerinin mekaniksel ve biyolojik uyumu kemik doku iskeleleri için önemli faktörler arasındadır. Geliştirilen biyouyumlu kompozit malzeme uygun mekanik karakterde, biyobozunur, kemik hücrelerini büyümeyi teşvik edici ve malzeme yüzeyi ile tutunma sağlayabilir özellikte olması gerekmektedir. Malzemenin uygun termal özellikleri ile kemik doku mühendisliği için hasta morfolojisine uyumlu ve hızlı bir şekilde kemik doku üretimi yapılabilir. Bu tez çalışmasında, kemik doku eksikliklerinin tedavisinde kalsiyum sülfat polimer ve seramik bazlı kompozit malzeme üretimi ve karakterizasyonu amaçlanmıştır. Çift burgu ekstrüder sistemi ile Polilaktik Asit (PLA) granülü ve Kalsiyum Sülfat (KS) tozu kontrollü sıcaklık ve basınç ile homojene yakın kompozit malzeme ile enjeksiyon baskı numuneleri üretimi gerçekleştirilmiştir.
Farklı oranlarda KS içeren PLA matriksli üretilmiş kompozit malzemelerin, termogravimetrik analizi (TGA), dinamik mekaniksel analiz (DMA), diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC), kül testi, eriyik akış hızı (MFR), yoğunluk ölçümü, çekme testi ve FTIR ile karakterize edilmiştir. Biyouyumluluk testleri gerçekleştirilmiştir. Tüm analizler sonucunda geliştirilen kompozit malzemenin kemik doku iskelesine uygun malzeme özelliklerine sahip olduğu gözlemlenmiştir.

Abstract:
Today, new approaches are presented for the development of composite materials suitable for natural bone structure. With the developing technology, materials that play a role in artificial hard tissue engineering offer alternative solutions to bone and cartilage tissue. The mechanical and biological compatibility of the developed materials are among the important factors for bone tissue scaffolds. The developed biocompatible composite material should be of suitable mechanical character, biodegradable, stimulating bone cell growth and providing adhesion with the material surface. With the appropriate thermal properties of the material, bone tissue can be produced quickly and compatible with patient morphology for bone tissue engineering. In this thesis, it is aimed to produce and characterize calcium sulfate polymer and ceramic-based composite materials in the treatment of bone tissue deficiencies. Polylactic Acid (PLA) granule and Calcium Sulphate (KS) powder injection printing samples were produced with a nearly homogeneous composite material with controlled temperature and pressure with double auger extruder system.
It has been characterized by thermogravimetric analysis (TGA), dynamic mechanical analysis (DMA), differential scanning calorimetry (DSC), ash test, melt flow rate (MFR), density measurement, tensile test and FTIR of composite materials produced with PLA matrix containing KS at different rates. Biocompatibility tests were carried out. As a result of all analyzes, it was observed that the developed composite material had material properties suitable for bone tissue scaffolding.