Yumurta kabuğunun zarıyla bütünlüğünü bozmadan çözelti kimyasına dayalı yöntemlerle çeşitli kalsiyum fosfat fazlarına dönüştürülmesi
Transformation of egg-shell into various calcium phosphate phases via solution chemical methods without disrupting the shell-membrane integrity
Yazar: BEDRİ OKAN YARMAN
Danışman: DOÇ. DR. BORA MAVİŞ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Bileşik kırıklara oldukça sık rastlanılmaktadır ve bu kırıklarda yumuşak doku istilası önemli bir problemdir. Bu hızlı istilayı durdurmayı ve kemik dokunun gelişimine izin vermeyi amaçlayan, birden fazla katmandan oluşan zar yapıları kullanılmakta ve kullanılması önerilmektedir. Zarıyla bağlantısı bozulmamış yumurta kabuğu bir tarafında sert, diğer tarafında yumuşak doku gelişimini sağlayabilen ve kolayca ulaşılabilen bir şehirsel atıktır. Bu malzemenin bileşik kırıklarda kullanılmak üzere sahip olduğu potansiyelin açığa çıkarılabilmesine yönelik yaptığımız çalışmalarda çözeltiye dayalı yöntemler kullanılırken, kabuğun zarıyla bütünlüğünün korunması da göz önünde bulundurulmuştur.
Bu çalışmanın amacı yumurta kabuğunun, yumurta kabuğu zarıyla arasındaki bağlantıya zarar vermeden, kalsiyum fosfat fazlarına dönüştürülmesidir.
ii
Bu amaçla ilk aşamada, fosforik asit (H3PO4) çözeltileri ile yumurta kabuğunun çözünmesi ve kalsiyum fosfat fazlarına dönüşümü incelenmiştir. Dönüşümde kullanılan çözeltilerin toplam hacimlerinin, karıştırılmalarının, yumurta kabuğu kütlesinin fosforik aside oranının, fosforik asidin çözeltiye eklenme yönteminin ve deney süresinin etkileri gözlemlenmiştir. Yumurta kabuğunda bulunan kalsiyum karbonatın (CaCO3) çözünmesine paralel olarak aynı süreçte gerçekleşen kalsiyum fosfat fazlarına dönüşüm takip edilmiştir. Tez kapsamında çalışılmış en uygun koşullarda, kabukta hacimsel olarak %16.8 CaCO3 kaldığı ve kalsiyum fosfata dönüşümün; %73.6 dikalsiyum fosfat dihidrat (DCPD), %9.9 kalsiyum-eksik hidroksiapatit (CDHA) olacak şekilde gerçekleştirilebileceği belirlenmiştir. Bu koşullarda kabuğun kalınlığının, başlangıçtaki haline göre %26'sına indiği ve ıslakken parçalanmadan bükülebildiği tespit edilmiştir.
Çalışmanın ikinci aşamasında, ilk aşamada üretilmiş kalsiyum fosfat tabakasının kalınlaştırılması hedeflenmiş ve bunun için literatürdeki derişik yapay vücut sıvısına (10×SBF) benzer derişimlere sahip bir kalsiyum fosfat çözeltisi kullanılmıştır. 6 saatlik kaplama süresinin ardından, kabuğun yüzeyinde olan kalsiyum fosfat tabakasının kalınlığının 15 – 30 μm arttırılabildiği tespit edilmiştir. Tez çalışması kapsamında geliştirilmiş bu malzemenin, üzerinde yapılabilecek ileri çalışmalar sonucunda tıp alanında kullanılabilir bir biyomalzeme haline gelmesi mümkündür.

Abstract:
Compound fractures are frequently encountered and soft tissue invasion is an important problem in these situations. Membranous structures that are made up of several layers are employed to stop this invasion and to allow the bone tissue to regenerate. Eggshells that are not separated from their membranes are known to be an easily obtainable urban waste, which can promote the regeneration of hard tissues on one of its sides, and the soft tissues on the other. In our study that we conducted to reveal the potential usability of this material in the cases of compound fractures, we used solution chemical methods and were careful not to disrupt the integrity of shell-membrane integrity.
The purpose of this study was to transform the eggshell into calcium phosphate phases wihtout disrupting the shell-membrane integrity.
iv
With this object in mind, in the first stage, the processes of eggshell's dissolution and transformation into calcium phosphate phases with the usage of phosphoric acid solutions was investigated. In this stage the effects of total solution volume, stirring, weight by weight ratios of eggshell and phosphoric acid, the method of the addition of phosphoric acid into the solution and the total duration of the treatment were investigated. Parallel to the dissolution of the calcium carbonate (CaCO3) in the eggshell, its transformation into calcium phosphate phases which happens simultaneously were also observed. In the optimum conditions investigated in the scope of this thesis, it was found that 16.8% CaCO3 remained in the shell volumetrically, and the calcium phosphate phases of dicalcium phosphate dihydrate (DCPD) and calcium-deficient hydroxyapatite (CDHA) had volumetrical ratios of 73.6% and 9.9%, respectively. Under these conditions it was found that the original thickness of the eggshell was reduced to 26% and that it could be bent without breaking while it was wet.
On the second stage of this thesis, it was aimed to increase the thickness of the calcium phophate layer that was obtained in the first stage. To this end, a calcium phosphate solution which is similar to concentrated simulated body fluids (10×SBF) that can be found in the literature was utilized. After 6 hours of coating processes, it was found that the thickness of the calcium phosphate layer can be increased by 15 to 30 μm. It is possible that the material developed in the scope of this thesis could be utilized as a biomaterial in the field of medicine after further possible studies.