Keratin elyaf/termoplastik poliüretan kompozitlerinin doku iskelesi olarak kullanılabilme potansiyelinin incelenmesi

Abstract

Ülkemizde sağlıklı ve ekonomik olması bakımından beyaz ete olan ilginin artmasıyla kümes hayvancılığına yapılan yatırımlar gün geçtikçe artmaktadır. Hızla büyüyen bu işletmelerin en önemli sorunları atıklardır. Tavuk tüyleri, sadece Türkiye'de yıllık 30 bin ton atık olarak karşımıza çıkmaktadır. Atıklar yakma, gübreye dönüştürme, gömme yöntemleri ile yok edilmeye çalışılsa da çevreye büyük zararlar vermektedirler. Keratin bakımından son derece zengin olan bu atığın değerlendirilmesi, hem atık probleminin çözümü hem de bu değerli maddenin ekonomiye kazandırılması açısından oldukça önemlidir. Bu lifler kristal yapıda olduklarından dayanıklıdır ve biyobozunur özelliğe sahiptir. Ayrıca protein bazlı olduklarından potansiyel hücre uyumlulukları sayesinde, birçok biyomedikal ve biyoteknolojik uygulamalar için adaylardır. Bu çalışmada, keratin elyaf ile güçlendirilmiş poli(kaprolakton diol) esaslı biyobozunur termoplastik poliüretan kompozitlerden doku iskelesi oluşturulması amaçlanmıştır. Atık tavuk tüyleri (ATT) yerel bir kesimhaneden alınarak temizlenmiş, kırpılmış ve elenmiştir. ATT/TPU kompozitleri, çözeltide karıştırma tekniğiyle karıştırılmış ve çözeltiden dökme tekniği ile film haline getirilmiştir. Bileşimler ağırlıkça %0, %10, %20, %40 ve %80 ATT oranları ile seçilmiştir. Elde edilen kompozit filmlerde ATT yükleme oranı ve ATT boyutunun etkisi mekanik, termal ve morfolojik özellikleri sırasıyla çekme testleri, dinamik mekanik analiz (DMA), diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC) analizleri, taramalı elektron mikroskopisi (SEM) ve temas açısı ölçümü ile araştırılmıştır. Dondurarak kurutma ve çözücü-dökümü/parçacık-uzaklaştırma yöntemleri bir arada kullanılarak gözenekli doku iskeleleri elde edilmiştir. Yara örtüsü malzemesi olarak kullanılmak üzere doku iskeleleri üzerine ekilen hücrelerde, hücre çoğalması SEM analizi ve lazer taramalı konfokal mikroskop ile gözlenmiştir. Bu çalışmada amaçlanan hedefe ulaşılarak keratin elyaf katkılı TPU doku iskelelerinin biyomalzeme olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.

In Turkey, the investments in poultry and white-meat have increased with the growing interest to healthy and economical nutrition. One of the important issues in this rapidly growing area is the wastes. In Turkey, 30 thousands of waste chicken feathers (WCF) disposed annually. Reclaiming of these keratin rich WCF can partially solve the problem of poultry waste problem in an economical way compared to the traditional disposal methods which are burying, burning and producing fertilizer. These keratin based fibers are crystalline, therefore very stable, and biodegradable. The main purposes of this study is to prepare and characterize the reclaimed keratin fiber reinforced poly(caprolactone diol) based biodegradable thermoplastic polyurethane (TPU) composites potentially used for tissue engineering scaffolds. WCF obtained from a local slaughter-house were cleaned, cut and then sieved prior to production of composites. The WCF/TPU composites were prepared by solution casting method. The feather content was varied as 0%, 10%, 20%, 40% and 80% by weight. Mechanical, thermal and morphological properties were investigated by tensile tests, differential scanning calorimetry (DSC) analysis, scanning electron microscopy (SEM), dynamic mechanic analysis (DMA) and contact angle analysis, respectively. Salt leaching and freeze-drying methods are used combined for obtaining porous scaffold structures. Structure for use as a wound dressing material of the cells cultivated on scaffold, cell adhesion and proliferation was observed by SEM and confocal laser scanning microscopy. It is concluded that WCF/TPU composites can be used as wound dressing material thanks to the biocompatible keratin based structure of chicken feathers.