Osseintegrasyonu arttıracak hidroksiapatit/siklodekstrin kompozit taşıyıcıların geliştirilmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Biyomühendislik A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2015
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: MERYEM SÜMEYYE AKDEMİR
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Sunulan tez çalışmasının amacı, sert doku implantı olarak yaygın bir şekilde kullanılan titanyumun (Ti) osseointegrasyonunu arttırmak üzere Hidroksipropil-β-siklodekstrin (HPβCD)/Melatonin inklüzyon kompleksinin oluşumuna olanak sağlayacak hidroksiapatit (HA)/HPβCD kompozit taşıyıcıların geliştirilmesi ve in vitro koşullarda osseointegrasyon üzerindeki etkilerinin araştırılmasıdır. Tez çalışmasının ilk aşamasında, HA oluşumunu hızlandırmak ve kaplama kararlılığını arttırmak için yüzeyde titanyum oksit (TiO2) tabakası oluşumu hedeflenmiştir. Bu kapsamda %99 saflıktaki titanyum plakalar farklı boyutlara sahip silisyum karbür (SiC) zımpara çeşitleriyle zımparalanarak yüzey alanı arttırılmıştır. Yüzeyde mikro boyutta pürüzlülük oluşturulduktan sonra, istenen oksit tabakasının oluşumu için bazik ve anodik ortamda oksidasyon işlemleri gerçekleştirilmiştir. Bazik oksidasyonla oluşan oksit tabakasının kararlılığının ve biyouyumluluğunun arttırılması için bazik oksidasyon sonrası yüzey 600oC'de ısıl işleme maruz bırakılmıştır Ayrıca anodik oksidasyon yöntemi ile titanyum plakaların yüzeyinde nano boyutta pürüzlülüğün ve oksit tabakasının oluşumu sağlanmıştır. Anodik oksidasyon ile en uygun morfolojiye sahip olan Ti yüzeylerin üretilebilmeleri için optimum koşullar belirlenmiştir. Anodizasyon yönteminde seçilen optimum parametreler ile (20 V gerilim, 1 cm anot/katot arası mesafe, 45 dk işlem süresi) yaklaşık 75 nm çapında nanotübüler yapıya benzer tepelerden oluşan TiO2 tabakası elde edilmiştir. Atomik Kuvvet Mikroskopu (AFM) analizinden elde edilen verilere göre yüzey pürüzlülüğünde (Ra) bazik oksidasyon sonrası 1.5 kat, anodik oksidasyon sonrası ise 4 kata varan bir artış sağlanmıştır. Ayrıca her iki oksidasyon yöntemi sonrası gerçekleştirilen su temas açısı tayini ile yüzey ıslatılabirliğinde artış sağlandığı tespit edilmiştir. Enerji Dağılımlı X-ışını (EDX) analizi ile yüzeyde %100'e varan TiO2 kaplamanın oluşturulduğu bulunmuştur. Çalışmanın ikinci aşamasında, mekaniksel, kimyasal ve elektrokimyasal işlemler uygulanarak modifiye edilen Ti plakalar 10 kat derişik yapay vücut sıvısı (10xSBF) çözeltisi kullanılarak biyomimetik çöktürme yöntemi ile oda koşullarında HA ile kaplanmıştır. Bu kapsamda oluşturulan HA kaplamanın kimyasal yapısı Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) ve EDX analizleriyle belirlenirken, kalınlığı ve morfolojik özellikleri Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) analizi ile, yüzeye tutunma kararlılığı ise mikro çizik analiziyle saptanmıştır. Bazik oksidasyon ile oksitlendirilmiş yüzeylerdeki HA kaplamanın fiziksel olarak daha kararlı olduğu bulunmuştur. Çalışmanın üçüncü aşamasında HA tabakasının üzerine suda çözünür/çözünmez (çapraz bağlı) HPβCD temelli, kontrollü salıma olanak sağlayacak bir taşıyıcı yüzey oluşturulmuştur. Suda çözünmez HPβCD taşıyıcılar 1,2,3,4-bütantetrakarboksilik asit ile çapraz bağlanarak elde edilmiştir. Elde edilen yapının özellikleri FTIR, SEM ve termogravimetrik analiz (TGA) ile tespit edilmiştir. HA kaplı Ti plakalar üzerinde kararlı bir HPβCD tabakasının elde edilebilmesi için çapraz bağlama basamağında pH değeri optimize edilmiş ve en uygun pH değeri 4 olarak tespit edilmiştir. Suda çözünür özellikteki HPβCD/Melatonin kompleksinin üretimi için grubumuz tarafından optimize edilen mikrodalga yöntemi kullanılmıştır. Çalışmanın sonraki aşamasında HPβCD'nin inklüzyon kompleksi yapma özelliğinden faydalanılarak, kemik metabolizması üzerinde etkileri olduğu bilinen melatonin hormonu ile kompleks oluşturması sağlanmıştır. HPβCD/Melatonin inklüzyon kompleksinin oluşumunun tespiti için gerçekleştirilen FTIR analizinde etanol/su karışımı içinde çözülen melatonin ile HPβCD'nin (pH:1 ve 4) kompleks oluşturduğu tespit edilmiştir. HPβCD/Melatonin kompleksinin oluşturulması esnasında pipetleme ve daldırma olmak üzere iki farklı yükleme yöntemi kullanılmıştır. Oluşturulan HA/HPβCD (suda çözünür/çözünmez) kompozit taşıyıcının melatonin salım kinetiğinin belirlenebilmesi için in vitro salım çalışmaları gerçekleştirilmiş ve çapraz bağlı HPβCD membranlarda uzatılmış salım, suda çözünür mebranlarda ise ani salım profilleri tespit edilmiştir. Ti/HA/HPβCD/Melatonin kompozit sistemin osseointegrasyon potansiyeli, preosteoblastik MC3T3-E1 hücre hattı ile yürütülen in vitro kültür çalışmaları ile incelenmiştir. Hücre canlılık analizi (MTT) sonuçları, HA katkısının hücre yapışmasını desteklediğini göstermiştir. Bunla birlikte çapraz bağlanmış HPβCD membranların hücre yapışmasını desteklemediği dolayısıyla hücre yapışmasının istenmediği durumlar için kontrollü salıma izin veren oldukça uygun yüzeyler olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca HPβCD'nin varlığının hücre tutunması ve çoğalmasını baskıladığı belirlenmiştir. Farmosötik açıdan birçok uygulama alanı olmasına rağmen çapraz bağlanmış HPβCD'nin hücreler üzerindeki etkisinin araştırıldığı bir çalışmaya literatürde rastlanmamıştır Bu nedenle çalışmadan elde edilen bulgular HPβCD'nin yeni uygulamalarının ortaya koyulması açısından önem taşımaktadır.