Fonksiyonel hidrofilik mikropartiküllerin süspansiyon polimerizasyonu ile üretimi, yapısal karakterizasyonu ve protein adsorpsiyon kinetiğinin incelenmesi

Abstract

İÜ ÖZET Sunulan çalışma, biyoteknolojik ve biyotıbbi uygulamalarda kullanılmak üzere yapısında çeşitli fonksiyonel gruplara sahip poli(HEMA) partiküllerin geliştirilmesi ve bunların biyokompatibilitelerinin saptanmasını amaçlamıştır. Çalışmanın ilk bölümünde, istenilen yüzey ve yığın özelliklere sahip hidrofilik yapıda poli(HEMA) partiküller tarafımızdan geliştirilen yöntemle hazırlanmıştır. Çalışmanın ikinci aşamasında, hazırlanan partiküllerin yüzey ve yığın yapıları çeşitli spektroskopik yöntemlerle analiz edilmiştir. Çalışmanın üçüncü basamağında, polimerik partiküllerin biyolojik ortamla uyuşabilirliğinin (biyokompatibilite) saptanması amacıyla partikül-plazma proteinleri etkileşimi incelenmiş ve protein adsorpsiyon kinetiğine etki eden parametreler (pH, tampon çözelti, polimerik partikül özellikleri, vb) saptanmıştır. Ayrıca adsorpsiyon izotermleri elde edilerek Langmuir modeliyle değerlendirilmiştir. Çalışmanın son bölümünde ise, partiküllerin kanla uyuşabilirliği in-vitro koşullarda yürütülen deneylerle saptanmıştır. ilk bölümde gerçekleştirilen çalışmalar, tarafımızdan daha önce geliştirilen süspansiyon kopolimerizasyon yönteminin fonksiyonel poli(HEMA) partiküllerin hazırlanması için uygun olduğunu ve polimerizasyon ortamına ilave edilen DMAEMA, AA ve MMA komonomerleri ile farklı yüzey ve yığın özelliklerine sahip partiküllerin hazırlanabildiğim göstermiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında, katı hal 13C-NMR, FTIR ve DRIFT spektroskopik yöntemleri ile partikül karakterizasyonu gerçekleştirilmiş, ayrıca DSC tekniği kullanılarak partiküllerin termal davranışları incelenmiştir. Partikül boy ve boy dağılımı, yoğunluğu, şişme özellikleri standart yöntemlerle tayin edilmiştir.iv üçüncü bölümde floresans spektroskopisi kullanılarak polimerik partikül- plazma proteinleri (BSA, fîbrinojen) etkileşimi incelenmiş ve adsorpsiyonun, etkileşimin ilk 10 dakikasında çok hızlı bir şekilde gerçekleştiği ve uzun sürelerde desorpsiyon prosesinin önem kazandığı saptanmıştır. Protein türü, ortam koşulları ve polimerik partikül yapısal özelliklerinin protein adsorpsiyon kinetiği üzerinde etkili olduğu sonucuna varılmıştır. Son bölümde yapılan polimerik partikül-kan etkileşim çalışmaları ile kan hücresel elemanlarının partikül yüzeyine yapışmasını etkileyen faktörler saptanmış ve yüzeydeki fonksiyonel grupların önemi vurgulanmıştır. Bulunan sonuçların ışığı altında, çalışma kapsamında hazırlanan fonksiyonel poli(HEMA) partiküllerin biyomateryal olarak değişik amaçlara yönelik uygulamalarda kullanılabileceklerine karar verilmiştir.

SUMMARY The study presented here, aims the development and the biocompatibility testing of the functional poly(HEMA) particles used in a number of biotechnological and biomedical applications. In the first part of this study, hydrophilic poly(HEMA) particles in different surface and bulk structures were prepared by the method developed by us. In the second part of the study, surface and bulk structures of the particles were analyzed by various spectroscopic techniques. In the third part of the study, particle-plazma protein interactions were investigated in order to determine the biocompatibility of particles, and the parameters which affect the protein adsorption kinetics (i.e., pH, buffer solution, polymeric particle properties, etc) were determined. In addition, adsorption isotherms were obtained and evaluated by means of Langmuir adsorption modeL In the last part of the study bloodcompatibility of particles was determined by the experiments carried out in-vitro conditions. The studies which were performed in the first part showed that the suspension copolymerization technique developed by us before is much suitable in order to prepare functional poly(HEMA) particles and also they indicate that it is possible to achieve different bulk and surface structures by the addition of DMAEMA, AA and MMA comonomers into the polymerization media In the second part of the study, particles were characterized by means of spectroscopic techniques which include solid state 18C-NMR, FTIR and DRIFT. In addition, thermal behaviour of particles was investigated by DSC technique. Particle size and size distribution, density and swelling properties were determined by standart techniques. In the third part of the study, polymeric particle-plasma proteins (BSA, fibrinojen) interactions were investigated by fluorescence spectroscopyvi and it was determined that, adsorption rate is high in the first 10 minutes of interaction and desorption process becomes important in longer periods. In the last part of the study, the parameters which affect the adhesion of blood cells to the particle surface were determined by the particle-blood interaction studies, and the importance of functional groups were indicated. By taking of these results into account it was decided that the functional pory(HEMA) particles prepared in this study can be used in a number of applications as biomateriaL