Aljinat bazlı jeller

Abstract

ALJİNAT BAZLI JELLER Melis Fenercioğlu ÖZ Çalışmanın amacı, biyomedikal uygulamalar için aljinat bazlı, pozitif yüklü kalsiyum iyonları, kitosan veya polietileniminle çapraz bağlanmış hidrojellerin hazırlanması, pH, sıcaklık ve iyonik şiddet gibi ortam koşullarının şişme özellikleri üzerine etkisinin tespiti ve disk formunda jellerin hücre hatları ile etkileşiminin incelenmesidir. Çalışma kapsamında öncelikle farklı konsantrasyonlarda hazırlanan aljinat çözeltileri, çapraz bağlayıcı olarak bir divalent katyon, Ca+2 iyonlu, bir modifiye polikatyon (kitosan ve bir sentetik dallanmış polikatyon (polietilenimin, PEI) içeren çözeltilere damlatılarak veya kalıplarda çapraz bağlayıcı içeren çözeltilere batırılarak sırasıyla mikroküre ve disk formunda hidrojeller elde edilmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında, hazırlanan hidrojeller kurutulduktan sonra farklı pH, iyonik şiddet ve sıcaklıklarda sulu çözeltilerde şişme davranışları incelenmiştir. Bu amaçla, pH 2-8, sıcaklık 4°C-37°C, iyonik şiddet 0,01-0,15 aralığında değiştirilerek yüzde şişme değerleri hesaplanmıştır. Sıcaklık ve iyonik şiddetteki artış, şişme oranlarının yükselmesine neden olmuştur. Uygulanan pH aralığında, çapraz bağlayıcılarının yük yoğunluklarına bağlı olarak sonuçlar elde edilmiştir. Ca-aljinat jeller için pH 2'de şişme gözlenmemiş, pH'nın yükselmesiyle şişme oranları artmıştır. Kitosan-aljinat jeller için ph 5, PEl-aljinat jeller için pH 4 civarında düşük şişme oranları gözlenmiştir. Na-aljinat konsantrasyonunun artması ile beraber çapraz bağ yoğunluğundaki artışa bağlı olarak şişme oranları azalmıştır. Çalışmanın son aşamasında, farklı çapraz bağ yoğunluklarına ve şişme oranlarına sahip jel disklerle hücre etkileşimleri incelenmiştir. L929 fıbroblastlar şişmiş durumdaki disklerin üzerine ekilmiş ve belirli saatlerde hücre tutunması ve yayılma içeriği incelenmiştir. Jel diskler üzerindeki hücre sayımları sonucunda yüzeyde pozitif yük yoğunluğu fazla olan ve su alımı ılımlı olan PEl-aljinat jel disklerde hücre tutunması ve yayılma içeriğinin en iyi sonucu verdiği tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Aljinat, kitosan, polietilenimin, CaCI2, hidrojel, şişme davranışı, sıcaklık duyarlılık, pH duyarlılık, iyonik şiddet duyarlılık, doku mühendisliği, hücre kültürü Danışman: Prof. Dr. Erhan PİŞKİN, Hacettepe Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Biyomühendislik Anabilim Dalı

ALJİNATE BASED GELS Melis Fenercioğlu ABSTRACT The goal of this study is to sythesize alginate based hydrogels for biomedical applications crosslinked with positive charged Ca+2 ions, chitosan and PEI, to prove the effect of surrondigs conditions like pH, temperature and ionic strength to swelling properties and to examine the interaction of disc formed hydrogels with cell lines. Firstly, microsphere and disc formed hydrogels are obtained by using alginate solutions with different concentrations, by letting drip to solutions containing one divalent cation, Ca+2 ions, one modified polycation (chitosan) and one brached polycation (polyethyleneimine, PEI) and in molds by dipping to solutions containing crosslinkers. For this purpose % swelling values are calculated by changing pH 2- 8, temperature 4°C-37°C and ionic strength 0,01-0,15 interval. The increase in temperature and ionic strength causes increase in swelling rates. The results are obtained according to the crosslinkers charge densities in pH interval. For Ca- alginate gels, swelling not obtained at pH2, with increase in pH value swelling rates increases. For chitosan-alginate gels at pH4 and for PEI-alginate gels at pH 5 low swelling rates are obtained. By increasing Na-alginate concentrations, swelling rates decreased according to the crosslinker density. In the last phase of the study, with jel discs which have different crosslink density and swelling rates, cell interactions are examined. L929 fibroblasts are seeded to the surface of swelled discs and at determined times cell adhesion and proliferation examined. According to the cell counting on the gel discSi for PEI- alginate gel discs which have high positive charge density at its surface and moderate water uptake cell adhesion and proliferation gave the best results. Keywords: Alginate, chitosan, polyethyleneimine, CaCfe, hidrogel, swelling properties, temperature sensitivity, pH sensitivity, ionic strength sensitivity, tissue engineering, cell culture. Danışman: Prof. Dr. Erhan PİŞKİN, Hacettepe University, Department of Chemical Engineering, Bioengineering Section.