İyonlaştırıcı ışınlarla ışınlanmış polikarbonatın biyouyumluluğu

Abstract

özet i ÖZET Bu çalışmanın amacı, farklı çözücülerde hazırlanan polikarbonat filmlerin özellikle sterilizasyon amaçlı olarak yüksek enerjili (gama) ışınlar ile ışınlanması sonucunda kimyasal ve mekanik özelliklerinde ve biyolojik ortam ile etkileşiminde meydana gelen değişimlerin incelenmesidir. Çalışmanın ilk bölümünde polikarbonat filmlerin yığın ve yüzey yapısına çözücü türü ve ışınlama dozunun etkisi incelenmiştir. Sonraki bölümde, polikarbonat filmlerin ışınlama sonucunda biyouyumluluğundaki değişimleri belirlemek amacıyla kan proteinleri ile, özellikle albumin ve fibrinojen ile adsorpsiyon deneyleri yapılmıştır. Ayrıca, filmlerin kanla temasında seçimli protein adsorpsiyonu, kan hücre kayıpları, pıhtılaşma sürelerinin değişimleri incelenmiştir. Sunulan çalışmanın son bölümünde, hazırlanan polikarbonat filmlerin mekanik ve ısıl özelliklerindeki değişimler incelenmiştir. Bu çalışmada elde edilen önemli sonuçlar şöyledir: Kullanılan çözücü sistemleri timlerin yüzey morfolojisini ve yığın yapısını önemli ölçüde değiştirmiştir. AFM görüntülerinden polikarbonat filmlerin 60 kGy'e kadar yüzey pürüzlülüğünde önemli bir değişim olmamıştır. Işınlama dozunun arttırılması ile (130 kGy) yüzey pürüzlülüğünde kısmi bir artış olmuştur. Işınlanmamış filmlerin yüzey temas açıları 84.7°-94.7° arasındadır. Işınlama dozu arttıkça temas açıları azalmıştır. Polikarbonat filmler için maksimum su absorpsiyonu % 0.48'dir. Işınlama sonucunda polikarbonat yapısındaki temel zincir kesilmesi esas olarak karbonil gruplarından gerçekleşmiştir. En düşük adsorpsiyon değerleri, albumin için kloroformda, fibrinojen için siklohekzan-dioksanda hazırlanan filmlerde, en yüksek adsorpsiyon ise her iki protein için de dikloroetan da hazırlanan filmlerde elde edilmiştir. Işınlama dozunun artması ile protein adsorpsiyonu artmıştır. Plazmadan yarışmalı protein adsorpsiyonu incelendiğinde ışınlama dozunun artması ile protein adsorpsiyonu önce artmış ve 80-100 kGy'den sonra sabit kalmıştır. En yüksek protein adsorpsiyon dikloroetan ile hazırlanan filmlerde elde edilmiştir. En düşük adsorpsiyon değerleri ise siklohekzan-dioksan karışımı ile hazırlanan filmlerde gözlenmiştir. Plazma pıhtılaşma süreleri ışınlama dozu ile değişmemiştir. Platelet ve lökosit kaybı % 1-5 arasındadır. Filmlerin mekanik özellikleri incelendiğinde kloroform ile hazırlanan filmler için akma noktasında gerilim ve % uzama değerleri sırasıyla 47.25 N/mm2 ve % 4.97*dir. Genelde filmlerin kopmada gerilim değerleri ışınlama dozunun artması ile azalmıştır. Polikarbonat filmlerin % uzamaları düşük dozlarda (0-25 kGy) ışınlama dozu ile azalmış, daha yüksek dozlarda ise önemli değişim göstermemiştir. Polikarbonat filmlerin camsı geçiş sıcaklıkları 139-142°C arasındadır. Yüksek ışınlama dozlarında (200 kGy) 3-4°C civarında azalmıştır. Filmlerin viskozite ortalama molekül ağırlıkları ise ışınlama dozu ile kısmen azalmıştır. Polikarbonat filmlerin ısıl bozunma sıcaklıklarında ışınlama dozu arttıkça 3-8°C civarında bir azalma söz konusudur.

Abstract ii ABSTRACT The aim of this study is to investigate the changes in the chemical and mechanical properties of polycarbonate films and the interactions with biological medium prepared in various solvents and sterilized by application of gamma radiation. In the first part of this study effects of solvent type and radiation dose on surface and bulk properties of polycarbonate were investigated. In order to determine the possible changes in the biocompatibility of the films, especially for albumin and fibrinogen adsorption experiments were carried out. In addition, competitive protein adsorption, loss of blood cells and coagulation times were also investigated when the films were brought in contact with blood. In the last part of this study, mechanical and thermal properties of the prepared polycarbonate films were investigated. Important results obtained in this study are as follows: Solvent type significantly changed surface morphology and bulk properties of the films. AFM photographs showed that the surface roughness of the films did not change up to 60 kGy. Relative increase in the rougness was observed with increasing radiation dose (130 kGy). Contact angles of the unirradiated films were 84.7°-94.7°. Contact angles were decreased with increasing radiation dose. Maximum water absorption of polycarbonate films was 0.48%. Main chain scission was observed at carbonyl groups upon radiation of the polycarbonate structure. Lowest and highest albumin adsorptions were obtained on films prepared with chloroform and dichloro-ethane, respectively. Lowest and highest fibrinogen adsorptions were obtained on films prepared with dichloroethane and cyclohexan-dioxan, respectively. Protein adsorption increased with increasing radiation dose. Competitive protein adsorption was also followed. Highest protein adsorption values were obtained for films prepared in dichloroethane and lowest values were obtained for films preperared in cyclohexane-dioxane. Coagulation times did not change with radiation dose. Platelet and leucocyte loss was 1-5%. When mechanical properties of the films prepared in chloroform were investigated, stress at yield and elongation values were found to be 47.25 N/mm2 and 4.97%. In general, tensile strength at break values decreased with increasing radiation dose. Percent elongation values of polycarbonate films decreased with increasing radiation dose at low doses (0- 25 kGy) and no significant changes were observed at higher radiation doses. Glass transition temperatures of the films were in between 139-142°C and decreased approximately 3-4°C at higher radiation doses (200 kGy). Average viscosity molecular weight of films decreased relatively with increasing radiation dose. Thermal degradation temperature of polycarbonate films decreased around 3-8°C with radiation dose.