Surface adsorption of hydroxyapatite nanoparticles with catechol modified hyaluronic acid

Abstract

Biyopolielektrolitler, gıda biliminden biyomalzemelere uzanan uygulamaları ile son yıllarda oldukça populer bir çalışma alanı olmuştur. Biyopolielektrolitlerin biyocihaz yüzeylerine iyi bir afinitede bağlanabilmesi çeşitli kimyasal gruplar yardımı ile istenilen özellikler doğrultusunda modifikasyonları sayesinde mümkündür. Uzun vadede, yapay kemik üretiminde kullanılmak üzere biyopolielektrolitlerin hidroksiapatit nanopartiküllerine fiziksel adsorpsiyonla bağlı olduğu sistemler elde edilmesi amaçlanmaktadır. Bu çalışmada ilk aşamada 2-karboksietil fosforik asit ve sitrat ile muamelenin hidroksiapatit nanopartikül sentezindeki etkisine bakılmıştır. Bir diğer yöntemde ise kristal yapıyı kontrol altında tutarak kalsiyum fosfat nanopartikülleri sentezlenmiştir. Bir sonraki aşamada ise modifiye edilmemiş poliakrilik asit ve hiyalüronik asit ile katekol gruplarıyla modifiye edilmiş hiyalüronik asidin hidroksiapatit nanopartikülleri üzerine adsorpsiyonları karşılaştırılmıştır. Elde edilen örneklerin Fourier Transform Infrared spektroskopisi ve termogravimetrik analiz yöntemleri ile karakterizasyonları yapılmıştır. Sonuçlara göre, hidroksiapatit nanopartiküllerine en yüksek yüzey adsorpsiyon oranı % 3.25 ile katekol modifikasyonuna uğramış yüksek moleküler ağırlıktaki hiyalüronik asit (234 kDa) ile sağlanmıştır.

Biopolyelectrolytes have been a very popular research field due to their applications ranging from food science to biomaterials. Biopolyelectrolytes can bind with higher affinity to the surfaces of biodevices if their structure is modified with various chemical groups. In the long term, the goal here was to prepare artifical bone. In the short term, our goal was to prepare systems where biopolyelectrolytes are adsorbed onto hydroxyapatite nanoparticles.In this study, at the first step, the effects of 2-carboxyethyl phosphonic acid (CEPA) and citrate on the synthesis of hydroxyapatite nanoparticles were investigated. In another method, hydroxapatite nanoparticles were synthesized while controlling crystallinity. In the next step, hydroxyapatite adsorption of polyacrylic acid (PAA), unfunctionalized HYA (hyaluronic acid) and catechol functionalized HYA were compared. Fourier Transform Infrared spectroscopy (FTIR) and thermogravity analysis (TGA) were applied to characterize the samples. According to the TGA characterization results, the highest level of surface modification on hydroxyapatite nanoparticles (3.25 %) was found for catechol functionalized hyaluronic acid (234 kDa).