Elektrospinning yöntemi ile jelatin/kitosan nanofiberlerin üretimi, biyomimetik hidroksiapatit ile kaplanması ve karakterizasyonu

Abstract

Bu tez çalışmasının amacı, özellikle kemik doku mühendisliği uygulamalarında kullanılmak üzere, jelatin ve jelatin/kitosan çözeltilerinden elde edilen nanofibröz doku iskelelerinin elektrospinning metodu ile üretilmesi, biyomimetik hidroksiapatit ile kaplanması ve karakterizasyonudur. Çözücü olarak asetik asit, formik asit ve diklorometan (1/7/2, hacim oranı) sisteminin kullanıldığı, çözeltiye uygulanan voltajın 13 kV ve polimer çözeltisini içeren şırınga ucu ile toplayıcı arasındaki uzaklığın 10 cm olarak sabit tutulduğu ve besleme hızının 0,3 ml/h olduğu sistemde jelatin polimerinin konsantrasyonu %15 - 30 aralığında değiştirilerek (%15, %20, %25, %30) elektrospinning yöntemi ile nanofiberleri içeren doku iskeleleri üretilmiştir. Ayrıca toplam konsantrasyon içerisinde jelatin ve kitosan yüzdeleri 25 ve 5 olacak şekilde ayarlanarak elektrospinning yöntemi ile nanofibröz doku iskeleleri üretilmiştir. Doku iskeleleri 3 gün boyunca glutaraldehit buharında çapraz bağlanmış ve 3, 6, 18, 30 saat zaman aralıklarında sentetik vücut sıvısı içerisinde bekletilerek biyomimetik hidroksiapatit ile kaplanmışlardır. 0,3 ml/h ve 0,5 ml/h besleme hızı ile üretilen jelatin nanofibröz doku iskelelerinin ortalama nanofiber çapları 158±23 – 371±26 ve 107±14 – 395±45 nm arasında değişkenlik göstermiştir. Jelatin/kitosan komposizyonu ile elde edilen nanofibröz doku iskelelerinde ortalama nanofiber çapı 781±99 nm olarak ölçülmüştür. Sentetik vücut sıvısı içerisinde 3, 6, 18 ve 30 saat süreler boyunca kaplanan nanofibröz doku iskeleleri incelendiğinde, kaplama süresi arttıkça numunelerde ağırlık artışı olduğu ve kaplama süresi arttıkça nanofibröz doku iskelesi yüzeyine tutunan iyonların konsantrasyonun arttığı ortaya koyulmuştur. In vitro degredasyon çalışmaları, farklı jelatin konsantrasyonlarındaki çözeltilerden üretilen nanofibröz doku iskelelerinin 7 gün sonunda tamamıyla degrede olmadığını ve formunu koruduğunu ortaya koymuştur. % 15 ve %30 jelatin konsantrasyonundaki çözeltilerden üretilen nanofibröz doku iskelelerinin 7 gün sonunda sırası ile %27' si ve %7,4'ü degrede olmuştur. Bu tez çalışmasında, klinik uygulamalarda kemik doku onarımında kullanılmak üzere, kimyasal, fiziksel ve in vitro degredasyon profilleri karakterize edilmiş jelatin ve jelatin/kitosan nanofibröz doku iskeleleri elektrospinning yöntemi ile üretilmiştir. Anahtar Kelimeler: Doku Mühendisliği, Elektrospinnig, Kemik Doku İskelesi, Jelatin, Kitosan, Hidroksiapatit

The aim of this thesis study is, the production of nanofibrous scaffolds obtained from gelatin and gelatin/chitosan solutions, their coating with biomimetic hydroxyapatite and characterization, espacially for use in bone tissue engineering applications. In the system, the concentration of gelatin polymer was changed between %15-30 (%15,%20, %25, %30) scaffolds containing the nanofibers were produced, acetic acid, formic acid and dichloromethane (1/7/2, volume ratio) was used as solvent, applied voltage was 13kV, syringe tip to collector distance was 10 cm, feeding rate was 0,3 ml/h. In addidion, nanofibrous scaffolds were prepared by changing the geleatin/chitosan percentages in the solution as 25/5. Scaffolds were crosslinked in the glutaradehyde vapour for 3 days and coated with biomimetic hydroxyapatite at 3, 6, 18, 30 hours, respectively, by incubating them in simulated body fluid. The avarage nanofiber diameters of the nanofibrous scaffolds changed between 158±23 – 371±26 and 107±14 – 395±45 nm, respectively, as the feding rates were 0,3 ml/h and 0,5 ml/h. The avarage nanofiber dimater of the nanofibrous scaffolds prepared from jelatin/chitosan composition was measured as 781±99 nm. As the scaffolds coated in simulated body fluid for 3,6,18 and 30 hours were analysed, it was demonstrated that the weight of the samples and the ion concentration on the samples increased. In vitro degradation studies demonstrated that, at the end of 7 days, nanofibrous scaffolds prepared from solutions containing different gelatin concentrations did not degrade totaly and kept their rom. At the end of 7 days, the nanofibrous scaffolds prepared from solutions containing %15 and %30 gelatin concentrations, degraded %27 and %7,4, respectively. In this thesis study, the gelatin and gelatin/chitosan nanofibrous scaffolds were produced by electrospinning and their chemical, physical properties and in vitro degradation profiles were characterized to be used in bone tissue regeneration in clinical applications. Key Words: Tissue Engineering, Electrospinning, Bone Tissue Scaffold, Gelatine, Chitosan, Hydroxyapatite,