Hiyerarşik makrogözenekli biyobozunur polihıpe kompozitlerinin üretimi ve karakterizasyonu

Abstract

Doku mühendisliğinin amacı travma ve kazalar sonucunda kaybedilen dokuların tedavisinde alternatif olarak kullanılabilecek canlı sentetik doku iskeleleri üretmektir. İdeal bir doku iskelesinde olması gereken en önemli özelliklerin ise biyouyumluluk ve kütle transferi ile doku büyümesinin gerçekleşmesi için gerekli olan birbirine bağlı gözenek yapısı olduğu bilinmektedir. Bu bakımdan yüksek iç fazlı emülsiyon (High Internal Phase Emulsion, HIPE) kalıplama, elde edilen malzemelerin hiyerarşik gözenek morfolojisi, yüksek kimyasal dayanımı, geçirgenlik özellikleri ve düşük yoğunluğu nedeniyle doku mühendisliği alanında oldukça büyük ilgi çekmektedir.HIPE'ler yüksek oranda iç faz (dispers faz) içeren konsantre emülsiyon sistemleri olarak tanımlanır. Bir HIPE'de iç faz hacim fraksiyonu (Ø) genellikle 0.74'den fazladır ve 0.99'lara kadar çıkabilir. HIPE'lerin sürekli fazının polimerizasyonu ise `poliHIPE` olarak adlandırılan hiyerarşik gözenek yapılı polimerleri oluşturur.Bu tez çalışmasında emülsiyon kalıplama ile yüksek mekanik ve ısıl dayanıma sahip makrogözenekli poliHIPE'ler hazırlanmıştır. Bu kapsamda, biyobozunur polimer matrisleri oluşturmak için HIPE'lerin hazırlanmasında sürekli faz olarak gliserol 1,3-digliserolat diakrilat (GDA) monomeri kullanılmıştır. HIP emülsiyonlarının polimerleştirilmesi ile elde edilen poliHIPE'lerin morfolojik özellikleri ise kullanılan emülgatör miktarına, iç faz hacim oranına ve sürekli faz bileşimine bağlı olarak araştırılmıştır. Buna ek olarak, hücrelerin polimer matrise taşınmasını ve göç etmesini kolaylaştırmak amacıyla HIPE formülasyonlarına hidroksiapatit eklenmiş ve bu emülsiyonların polimerleştirilmesi ile poliHIPE/HA kompozitleri hazırlanmıştır. Daha sonra HA miktarının elde edilen poliHIPE/HA kompozitlerinin morfolojik, mekanik ve ısıl özellikleri üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Son kısımda ise elde edilen poliHIPE/HA kompozitlerinin in vitro değerlendirmeleri stimule vücut sıvısı (situmulated body fluid, SBF) ortamında yapılmış ve biyobozunma davranışları zamana bağlı olarak incelenmiştir.Anahtar Kelimeler: emülsiyon kalıplama, poliHIPE kompoziti, hidroksiapatit, biyobozunma

The purpose of tissue engineering is to produce alternating viable synthetic tissue scaffolds to be used in the treatment of tissue loss caused by traumas and accidents. The most important features required for an ideal tissue scaffold are known to be biocompatibility and interconnected porous structure needed to the tissue growth by facilitating mass transport. In this respect, high internal phase emulsion (HIPE) templating is attracting considerable interest in the field of tissue engineering due to hierarchical pore morphology, high chemical resistance, permeability properties, and low density of the resulting materials.HIPEs are defined as concentrated emulsion systems consisting of a high ratio of internal (dispersed) phase. The volume fraction (Ø) of the internal phase of a HIPE is usually greater than 0.74 and can reach levels of 0.99. Polymerization of the continuous phase of HIPEs forms hierarchical porous polymers named `polyHIPEs`. In this thesis study, macroporous biodegradable polyHIPEs with high mechanical strength and thermal stability have been prepared via emulsion templating. With this context, in order to obtain biodegradable polymer matrices, glycerol 1,3-diglyceroate diacrylate (GDA) have been used as the continuous phase in the preparation of HIPEs. The morphological properties of polyHIPEs obtained by the polymerisation of HIP emulsions have been investigated depending on the used emulsifier amount, internal phase ratio and continuous phase composition. Furthermore, in order to facilitate influence and migration of cells into the polymer matrix hydoxyapatite (HA) was added into the HIPE formulations and polyHIPE/HA composites have been prepared by the polymerization of these emulsions. Afterwards, the influence of HA amount on the morphological, mechanical and thermal properties of the resulting polyHIPE/HA composites have been investigated. In the last part, in vitro evaluation of the obtained polyHIPE/HA composites have been made in situmulated body fluid (SBF) and biodegradation behaviour have been investigated depending on time. Keywords: emulsion templating, polyHIPE composite, hydroxyapatite, biodegradation