Biyopolimerler
Bu konu başlığı altında 56 tez
Ortopedik uygulamalar için polikaprolakton-kitosan nanolif kaplı Ti-mikroalaşımlı AZ31 Mg alaşımının biyobozunurluk özelliklerinin araştırılması
Bu tez çalışmasında, ortopedik implant uygulamaları için AZ31 Mg alaşımının Ti mikro alaşımlandırma (ağr. %0,1 Ti, AZ31Ti) ile kontrollü biyobozunur özelliğinin geliştirilmesi çalışılmıştır. Çalışma kapsamında, AZ31 ve AZ31Ti alaşımlarının mikroyapı, sertlik ve çekme dayanımları karşılaştırılmıştır. Kaplanmamış ve elektro-eğirme yöntemi ile nanofiber kaplanmış alaşımların biyouyumluluk ve hücre tutunma testinin yanı sıra yapay vücut sıvısı (SBF) içinde in-vitro korozyon dayanımları araştırılmıştır. Fiber oluşumu için polikaprolakton (PCL) ve kitosan (CS) kullanılmıştır (PCL/CS). Ayrıca, PCL/CS karışımına karanfil özütlü enkapsüle gümüş nanopartikül (eAgNP) ilave edilerek ayrı bir kaplama karışımı (PCL/CS-eAgNP) hazırlanmıştır. AZ31Ti yüzeylerine elektro-eğirme yöntemiyle PCL/CS ve PCL/CS-eAgNP olmak üzere iki farklı nanofiber kaplama yapılmıştır. Biyouyumluluk testi için MC3T3-E1 (CRL-2593) osteoblast hücreleri model olarak kullanılmıştır. Malzeme karakterizasyon analizleri; Optik Mikroskop (OP), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Alan Emisyonlu Taramalı Elektron Mikroskobu (FE-SEM), X-Işınları Difraksiyonu (XRD), Fouirer Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR), temas açısı ölçümleri ile yapılmıştır. OP görüntüleri ve SEM mikroyapı sonuçları; AZ31 ile kıyaslandığında, Ti mikro alaşımlamayla ortalama tane büyüklüğü ve şekillerinde belirgin bir farklılık olmadığını göstermiştir. XRD analizleri, AZ31 ve AZ31Ti alaşımlarının difraksiyon kırınımlarının benzerlik gösterdiğini ve Ti mikro alaşımlamanın AZ31 alaşımının kristal yapısının değiştirmediğini göstermiştir. Ti mikro alaşımlamayla hadde numunelerin sertlik değerlerinde ve mekanik özelliklerinde kayda değer bir değişiklik olmadığı gözlemlenmesine rağmen SEM analizleri, korozyon kaybı sonuçlarını teyit ederek en fazla korozyona uğrayan alaşımın AZ31 alaşımı oluğunu göstermiştir. FESEM görüntüleri, PCL/CS ve PCL/CS-eAgNP kaplamaların ortalama fiber çapları arasında anlamlı bir fark bulunmadığını ve her iki kaplama için de ~55 nm olduğunu göstermiştir. PCL/CS kaplı numunenin temas açısı 123° ve PCL/CS-eAgNP kaplı numunenin ise 118° olarak ölçülmüş ve eAgNP ile kaplamanın ıslatma özelliğinin çok da değişmediği, PCL/CS nanofiber kaplı AZ31Ti alaşımının korozyon kaybı, kaplanmamış AZ31Ti numunesine oldukça yakın olduğu için kaplamanın korozyon kontrolünde beklenen performansı gösteremediği sonucuna varılmıştır. XTT hücre proliferasyon testine göre absorbans sonuçları; PCL/CS kaplanmış numunelerin kaplanmamış alaşım grubuna kıyasla daha iyi biyouyumluluğa sahip olmasına karşın PCL/CS-eAgNP kaplı numunelerin en zayıf biyouyumluluğa sahip olduğunu göstermiştir. Hücre kültürü çalışmaları sonrasında numunelerin SEM görüntülerinde, kaplanmamış numune, zayıf hücre yapışması sergilerken, hücreler, karakteristik kaplama morfolojisi nedeniyle PCL/CS nanofiber kaplı numune üzerinde düzleşmekte ve genişlemekte olduğu gözlemlenmiştir. Anahtar Kelimeler: AZ31 Alaşımı, Biyouyumluluk, Biyobozunma, Elektro-eğirme Yöntemi, Ti mikro alaşımlandırma
Molecular design of green plasticizers for plastics
There is a growing concern for the toxicity of industrial polymer plasticizers to humans. Especially, phthalate derivatives are very common plasticizers and exhibit toxic effects by degradation. These plasticizers are particularly widely used in the processing of polyvinyl chloride (PVC). Health concerns were raised in the beginning of 1980s. Later then, experiments on rats were shown that phthalate exposure had the environment and health risks, but uncertainty is still carrying on. Even though there has been no certain data relevant to human health because experiments were conducted on animals, phthalate derivatives are banned from using some products such as toys. On the other hand, biobased polyesters have attracted much attention due to their biodegradability and biocompatibility that offer clear advantages for both customers and environment. Polylactic acid (PLA) is an attractive candidate for replacing petrochemical polymers because it is from renewable resources. However, PLA needs to improve some properties by an inclusion of additives to use widely in industrial scale. In our study, various bio-based molecules with potential to replace phthalate derivative plasticizers for PVC and PLA have been modeled by employing atomistic scale simulations. Our approach depends on molecular dynamic simulations to determine polymer/plasticizer interactions and observe plasticization effects via the lowering of glass transition temperature (Tg). Structural stability was evulated by solubility behavior of plasticizers in polymer and to describe Tg values and volumetric behavior of polymer/plasticizer mixtures, pressure-volume-temperature (PVT) relationship was used. Selected bio-based molecules including levulinic acid esters, succinic acid esters, oleate esters, dioctyl adipate and for comparison one of the phthalate derivative and acetyl tributyl citrate were constructed with TRAPPE-UA force field, were optimized and their densities similar to literature were obtained. Then, the atactic PVC homopolymer chains consisting of 150 monomers with equal fractions of meso and racemic diads distributed randomly along the chain were constructed based on the Generalized Amber Force Field (GAFF). Amorphous PLA model was constructed as PLLA consisting of 150 monomers with PLAFF3 force field. Tg and densities of pure PVC and PLA were determined as 344 K and 1.38±0.01 g/cm3 for PVC, 357 K and 1.211±0.01 g/cm3 for PLA. Polymer/plasticizer structures contained 10% to 30% plasticizer by weight to predict the performance of the plasticizers. Biobased derivative esters, including levulinic acid esters and succinic acid, were also constructed with different substituents in the ester groups to observe chain length effect on plasticization. The variation of glass transition temperatures the polymer was investigated and compared as a function of plasticizer type and content by simulating PVT relationship and stability of the polymer/plasticizer mixtures were compared by calculated solubility values. The compatibility of plasticizers was calculated through the cohesive energy densities of the systems and Flory Huggins interaction parameters were obtained by interpolation from energy-volume fraction plots.
Yeşil sentez yöntemiyle elde edilmiş nanogümüş takviyeli biyobozunur polimer kaplama malzeme üretimi
Günlük yaşamda birçok yerde insan sağlığına zararlı, uygun koşullarda çok hızlı çoğalabilen bakteriler bulunmakta ve üreyebilmektedir. Antibakteriyal özellikli kaplamalar ile bakterilerin varlığı, üremesi engellenebilmektedir. Antibakteriyal kaplama üretiminde kullanılan fiziksel ve kimyasal yöntemlerin çevreye ve insan sağlığına zararlı atıklar oluşturması, bu atıkların giderilmesinde kullanılan tekniklerin pahalı ve uygulanmasının zor olması problem teşkil etmektedir. Bu tez çalışmasında aromatik roka bitkisi kullanılarak yeşil sentez yöntemi ile yüz merkezli kübik ve ortalama tane boyutu 16 nm olan antibakteriyal gümüş nanopartiküller (R-AgNP) elde edilmiştir. Elde edilen nanopartiküller analiz şartlarına uygun saklama ve koruma yöntemleri göz önünde tutularak UV-Vis, SEM, FT-IR, EDX ve XRD yöntemleriyle karakterize edilmiştir. Biyolojik olarak parçalanabilen ve yenilebilir kaynaklardan üretilen kitosan ve aljinat kullanılarak 4 farklı kombinasyonda biyobozunur polimer matrisler hazırlanmıştır. Elde edilen biyobozunur polimer matrislerin çekme deneyi, yoğunluk ölçümü, nem ve şişme deneyi uygulanmıştır. İçyapı analizleri için optik mikroskop, SEM karakterizasyon yöntemleri kullanılmıştır. Testlerde en iyi sonuç alınan 45 °C'de hazırlanan kitosan çözeltiye önceden hazırlanan gümüş nanopartiküller %1, %2,5, %5 oranında ilave edilerek antibakteriyal biyobozunur kaplama malzemesi üretilerek antibakteriyal özellikleri incelenmiştir. Biyobozunur kaplama malzeme üretiminde solvent-casting yöntemi kullanılmıştır. Nanogümüş katkılı biyobozunur kaplama malzemelerine, kurutma işlemlerinden sonra, çekme deneyi, yoğunluk ölçümü, nem ve şişme deneyleri uygulanmış ve optik mikroskop, SEM, FT-IR yöntemleriyle karakterize edilmiştir. Antibakteriyal duyarlılığın saptanmasında disk difüzyon tekniği kullanılmıştır. Yapılan çalışma sonucunda 45 °C'de kitosan biyobozunur matrise nanogümüş ilavesi arttıkça antibakteriyal aktivitenin artmıştır.
Silymarin katkılı nanolif yüzeylerin üretimi, karakterizasyonu ve yara örtüsü olarak kullanım performanslarının in vivo araştırılması
Bu tezin amacı, elektro çekim (elektrospinning) yöntemiyle üretilmiş Silymarin katkılı nanolif yüzeylerin yara örtüsü olarak kullanım performanslarının incelenmesidir. Farklı konsantrasyonlarda Silymarin içeren nanolif yüzeyler üretilerek karakterize edilmiştir. Üretilen yüzeylerin in vitro ilaç salıverme potansiyelleri ve in vivo olarak yara iyileşmesi üzerine olan etkinliği gösterilmiştir. Tez iki kısımdan oluşmaktadır. İlk kısımda farklı konsantrasyonlarda Silymarin içeren polikaprolakton (PCL) çözeltileri hazırlanmış, viskozite değerleri ölçülmüş ve elektro çekim yöntemi ile en uygun parametreler belirlenerek nanolif yüzeylerin üretimi gerçekleştirilmiştir. Üretilen yüzeylerin karakterizasyonu, Fourier dönüşüm kızılötesi (FTIR) spektroskopisi, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve temas açısı ölçümleri ile gerçekleştirilmiştir. Silymarin katkılı nanolif yüzeylerden, etken madde salıverilmesi ultraviyole-görünür ışık (UV-VIS) spektrofotometre ile ölçülmüştür. Karakterizasyon ve in vitro salıverme çalışmaları sonucunda yara örtüsü olarak kullanılacak olan en iyi nanolif yüzey morfolojisine ve etken madde salıverme potansiyeline sahip yüzey belirlenmiştir. Tezin ikinci kısmında, in vivo deneyler gerçekleştirilmiştir. Silymarin katkılı nanolif yüzeylerin, yara iyileşmesi üzerine olan etkinliği tam kat eksizyon yara modeli oluşturulmuş sıçanlarda ticari bir ürün ve katkısız PCL nanolifli yüzey ile karşılaştırılarak gösterilmiştir. Bu çalışmanın sonucunda; üretilen Silymarin katkılı nanolif yara örtülerinin, katkısız PCL ve ticari örtüye kıyasla yara iyileşme hızını arttırdığı gösterilmiştir. Böylelikle yara tedavisinde kullanılabilecek güvenli ve etkin bir yara örtüsü özelliğine sahip bir biyomalzeme geliştirilmiştir.
Üridin katkılı nanolifli yara örtülerinin üretimi, karakterizasyonu ve in vivo performanslarının araştırılması
Bu tez çalışmasının amacı, farklı konsantrasyonlarda üridin eklenerek polikaprolakton (PCL) polimerinden elektro çekim yöntemi ile nanolifli yüzeylerin üretilmesi ve yara örtüsü olarak kullanımlarının araştırılmasıdır. Çalışma, nanolifli yüzeylerin üretimi, karakterizasyonu ve in vitro-in vivo araştırmalarının yapılması olmak üzere iki kısımdan oluşmaktadır. İlk kısımda, farklı konsantrasyonlarda PCL polimer çözeltilerinden nanolifli yüzeyler üretilmiş ve üridin katkısı yapılacak olan en uygun polimer çözelti konsantrasyonu belirlenmiştir. Optimum polimer konsantrasyonunun belirlenmesinden sonra, polimer çözeltilerine farklı oranlarda (ağırlıkça %0,1, %0,5 ve %1) üridin eklenmiş ve nanolif üretimine imkân veren en uygun üretim parametreleri kullanılarak elektro çekim yöntemi ile nanolifli yüzeyler elde edilmiştir. Üretilen numunelerin yüzey karakterizasyonları taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve temas açısı ölçümleri ile, içyapı analizleri ise Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopi (FTIR) ile tespit edilmiştir. Çalışmanın ikinci kısmında üridin katkılı nanolifli yüzeylerin yara örtüsü olarak performansı in vitro ve in vivo olarak incelenmiştir. In vitro çalışmalarda üridinin salıverilmesi ultraviyole görünür ışık (UV-VIS) spektrofotometresi ile takip edilmiştir. Eklenen üridin konsantrasyonu arttıkça yüzeyden patlama salıverilmesinin arttığı tespit edilmiştir. In vivo deneylerde, üridin katkılı ve katkısız nanolifli yüzeylerin yanısıra, yara örtüsü performansını karşılaştırabilmek amacı ile ticari bir yara örtüsü kullanılmıştır. Deneylerde Sprague Dawley cinsi dişi sıçanların sırt bölgelerinde yara modeli oluşturulmuş ve yara kapanma oranı belirli günlerde takip edilmiştir. Bu oranlar incelendiğinde, üridin içeren yara örtülerinin, katkısız nanolifli yara örtüsünden daha iyi performans sergilediği, ticari yara örtüsüne göre ilk günlerde yara iyileşmesini daha çok hızlandırdığı görülmüştür.
Doğal fiber takviyeli kompozitlerin üretimi, mekanik ve termal özelliklerinin tespiti
Yeşil kompozitler, doğal fiberlerin takviye elemanı ve biolojik bazlı polimerlerin matris olarak kullanıldığı bio-kompozitlerin özel bir türüdür. Biyo-bazlı polimer matrisler arasında yer alan PLA ya olan ilgi, bunların biyolojik uyumluluğu, biyo-çözünürlüğü ve hafifliği nedeniyle son yıllarda gittikçe artmıştır. Kompozit bünyesinde PLA nın matris olarak yer alabilmesi için uygun fiber seçiminin yapılması gerekir. Kullanılan fiber tipi, fiber/matris yapışmasında önemli bir rol oynadığı için biokompozitin mekanik performansını etkiler. Doğal fiberler, iyi mukavemet özellikleri, düşük yoğunluk, düşük fiyat, iyi termal özellikler, biyolojik olarak indirgenebilirlik ve doğada hazır bulunmaları gibi pek çok avantajlar sunmaktadır. Doğal fiber seçimindeki yeni eğilim, bunların değerli ürünlerden değil, atıklardan seçilmesi yönündedir. Biyolojik olarak parçalanabilen polimerlerin yer aldığı doğal liflerin bu sınıfının kullanımı, hem çevre hem de ekonomik açıdan pozitif bir etki yaratır. Bu projenin amacı, doğal fiber takviyeli PLA bazlı yeşil kompozitlerin mekanik ve termal özelliklerini belirlemektir. Deneysel çalışmalar, PLA matris içindeki doğal elyafın boyu ve elyaf kütle oranlarının etkilerini değerlendirmek için yapılmıştır. Enjeksiyon kalıplama yöntemi kullanılarak üretilen kompozitlerin çekme, basma, eğme, darbe dayanımı, çekme modülü, kopma uzaması gibi temel mekanik özellikleri ve termal kararlılıkları tespit edilmiştir. Sonuç olarak önerilen çalışma, tavuk tüyü ile PLA esaslı polimerin kullanıldığı kompozitlerin uygulanabilirliğini ortaya koymakta ve doğal liflerin kütle ve çap/boy oranlarının yeşil kompozitlerin mekanik özellikleri üzerindeki etkilerini tayin etme imkanı vermektedir. Bu da en uygun kullanım alanların bulunması, işlem tekniklerinin iyileştirilmesi ve geliştirilmesine katkı sağlayacaktır.
Kimyasal katkı-biyopolimer uyumunun çimento harcı özelliklerine etkisinin kitin özelinde incelenmesi
Son yıllarda akademik çalışmaların çoğu, yeryüzündeki atık maddelerin geri dönüşümü veya bu atık maddelerin yapısına uygun şekillerde insanoğlunun ihtiyaçlarını karşılamaya yoğunlaşmıştır. Bu yüzden her türlü atık, her türlü yan ürün nasıl değerlendirilebilir sorusu akıllara yerleşmiştir. Bu sorunun cevabı olarak çalışmamızda, yine bir başka atık madde olan ve yeryüzünde polisakkarit olan selülozdan sonra en çok bulunan kitin biyopolimeri kullanılmıştır. Çalışma kapsamında kitin biyopolimeri, farklı kökene sahip üç tip akışkanlaştırıcı kimyasalla belirli oranlarda karıştırılarak hazırlanan çimento harcı numunelerinin yayılma, dayanım gibi mekanik özellikleri ile donma-çözünme gibi dayanıklılık (durabilite) özellikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Hazırlanan harçlara kitin, harçlara katılacak olan bağlayacı malzemenin ağırlığınca %0,3 ve %1,0'i olacak şekilde ilave edilmiştir. Bununla birlikte akışkanlaştırıcı kimyasal katkılar da bağlayıcı malzeme ağırlığının %0,4,%0,8 ve %1,0'i olacak şekilde ilave edilmiştir. Aynı zamanda yalın ve sadece akışkanlaştırıcı ilave edilmiş harçlar da hazırlanmıştır. Harçlar hazırlanırken 4x4x16 cm ayrıtlı prizma kalıpları kullanılmış ve elde edilen numuneler numuneler, dayanım değerlerinin belirlenebilmesi amacıyla 7 ve 28 günlük olmak üzere eğilme ve basınç testine tabi tutulmuştur. Biyopolimer ve kimyasal katkı uyumunun taze hal üzerine etkisi için de yayılma deneyleri yapılmıştır. Çevresel şartların betona etkisin incelenmesi amacıyla numunelere, 25 ve 50 devir olmak üzere donma-çözülme deneyi de yapılmış, bu numunelerin dayanım değerleri de incelenmiştir. Çalışmamızda hedeflendiği gibi kitin biyopolimerinin, beton imalatında yaygın olarak kullanılan farklı kökene sahip akışkanlaştırıcı kimyasal katkılarla kullanılmasının pozitif ve negatif olmak üzere etkileri sunulmuştur. Araştıma sonucunda da kitin ile kullanılacak uygun kimyasal katkının ve optimum oranlarının belirlenerek, betonun erken yaştaki ve nihai özellikleri iyileştirilmeye çalışılmıştır.
Bacillus subtilis kültürlerinde PHB (Poli-Beta-Hidroksibütirat) üretimi
Plastik atıklarla çevrenin kirlenmesi günden güne artmaktadır. Petrol kökenli plastiklerin kullanımından kaynaklanan çevre kirliliği problemlerini çözmek için biyoparçalanabilir ve doğa ile dost plastiklerin üretimine ilgi artmaktadır. Poli-ß-hidroksibütirat'ın (PHB) biyoplastik polimeri olarak önemi bilinmektedir. Bu granüller, karbon ve enerji kaynağı olarak, birçok mikroorganizmada olumsuz koşullarda biriktirilir.Son yıllarda PHB üreten mikroorganizmalar üzerinde çalışan araştırıcıların sayısı artmıştır. PHB'lar petrol kökenli plastiklere göre birçok avantaja sahiptir. Böylece endüstriyel uygulamalarda yeni olanaklar ortaya çıkmıştır.Bu çalışmada Bacillus subtilis ATCC 6633 suşunun PHB verimliliği araştırıldı. PHB miktarı 235 nm' ye ayarlanan UV spektrofotometre kullanılarak belirlendi. İnkübasyon süresi (2-30 saatler), sıcaklık (20, 25, 30, 35 ve 40 0C), pH pH (5.0, 6.0, 7.0, 8.0 ve 9.0), farklı karbon kaynakları (glukoz, sukroz, D-mannitol ve arabinoz), farklı azot kaynakları (proteaz pepton, L-glisin, L-sistein, amonyum sülfat ve potasyum nitrat) ve karbon/azot (C/N) oranının (0.5, 1, 1.5, 2, 2.5 ) PHB sentezine etkisi araştırıldı.Bacillus subtilis ATCC 6633 suşunda en yüksek PHB birikimi, 24 saat inkübasyonda (10,4981 µg/ml), pH 7.0'da (10,4981 µg/ml), karbon kaynağı olarak D-mannitol içeren besiyerinde (23,6623 µg/ml), azot kaynağı olarak L-glisin içeren besiyerinde (14,6217 µg/ml), karbon/azot oranı 2.5 olan besiyerinde (3,2481 µg/ml ) ve 30 0C sıcaklıktaki kültür ortamında (10.4981 µg/ml) elde edildi.Bacillus subtilis ATCC 6633 suşu kullanarak PHB üretimi pahalı bir yöntem olmasına rağmen, PHB gibi doğa dostu biyoplastikler, daha verimli suşlar ya da mikroorganizmalar ve/veya ucuz substratlar kullanılmasın sayesinde popülerlik kazanabilir.Anahtar Kelimeler: Bacillus subtilis, karbon ve azot kaynakları, Poly-ß-hidroksibutirat (PHB), PHB (biyoplastik) üretimi
Kahverengi alglerden analitik saflıkta alginik asit elde edilmesi ve biyomalzeme olarak kullanılabilirliğinin araştırılması
Genel olarak algler, sucul ya da yarı sucul ortamlarda yaşamlarını sürdürmekte ve yapılarında yer alan bazı pigmentler sayesinde güneş ışığını kullanarak besin üretimini gerçekleştirmektedir. Algler grubu altında yer alan kahverengi ve kırmızı renkli algler agar, karragenan ve alginik asit gibi önemli bileşikleri yapılarında bulundurmaktadır. Ülkemiz deniz kıyıları uzunluğu bakımından Akdeniz ülkeleri arasında en üst sırada yer aldığı halde alglerle ilgili çalışmalar Batı Akdeniz ülkelerine oranla azdır. Yürütülen tez çalışmasında öncelikle Cystoseira barbata türü kahverengi deniz alglerinden sodyum alginatın 2 farklı prosedüründen on adet fraksiyonu elde edildi. Akabinde adezyon önleyici bariyer olarak kullanımının incelenebilmesi için ince film tasarımında biyomalzeme üretilerek, fiziksel ve kimyasal karakterizasyonu ile en uygun özelliklere sahip film yapısı belirlendi. En uygun özelliklere sahip olan fraksiyon seçilerek üretilen filmlerin adezyon bariyeri olarak kullanılabilirliği, 21 güb süreyle sıçan kemik iliği mezenkimal kök hücreleri( MKH) ile invitro kültürde test edildi. Haftalık zaman noktalarında MTT testi uygulanarak canlı hücrelerin mitokondriyal dehidrogenaz enzim aktiviteleri kantitatif olarak tespit edilerek sitotoksisitesi belirlendi. Adezyon dokusu oluşturma potansiyeli ise dondurarak kesit alma yöntemi ile ince kesitleri alınarak alsian mavisi, safranin-o ve hemotoksilen-eosin kullanılarak histokimyasal boyamalar ile tespit edildi. İmmünohistokimya ile HDM de bulunan yapısal proteinlerden kollajen tip-1, Anti podoplanin, Anti- vimentin ve Anti-thy-1 antikor boyamalrı yapılarak, önemli matriks bileşenleri ve meydana gelen hücresel değişiklikler belirlendi. Yapılan bu çalışmaların sonucunda üretilen sodyum alginat filmin adezyonu önleyebileceği ve cerrahi işlem görmüş dokuların iyileşme süresi ile sınırlı olabilecek bir zamanda biyomalzemenin ortamdan bozunarak ayrıldığı belirlendi. Oluşan adezyon benzeri dokunun histokimyasal analizleri, malzeme üzerinde fibröz doku oluştuğu, ancak oluşan doku miktarının ve hücre sayısının oldukça sınırlı kaldığı belirlendi. Ayrıca, film yapılarının 21. Günde %90 oranında bozunması ile adezyon benzeri fibröz yapının serbest formda kaldığı görüldü. Sonuçlar SEM analiz görüntüleri ile de doğrulandı. Yüksek lisans tezi ile hücre kültürü saflığında üretilen biyopolimerik malzemenin in vivo adezyon deneylerinde kullanılabileceği ve ticari olarak ülke ekonomisine kazandırılabileceği belirlendi. Üretilen alginattan hücre kültürü saflığında biyopolimerler elde edilebileceği gibi ticari olarak ülke ekonomisine kazandırılabileceği düşünülmektedir.
Doku mühendisliği uygulamalarına yönelik fibroin esaslı modifiye iskelelerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Doku Mühendisliği (DM) çalışmalarında en önemli bileşenlerden biri doku iskelesi üretiminde kullanılan biyomateryallerdir. Biyopolimerik yapı iskeleleri, hücrelere in vitro üç boyutlu yapay hücre dışı sunar. Bu sayede yüksek verimle anatomik boyutta doku organoidinin oluşumunda birincil etkiye sahiptirler. Yürütülen doktora tezinde, fibroin-kollajen, fibroin-aloe vera ve fibroin-kollajen-aloe vera kompozit yapı iskelelerinin geliştirilmesi ve kemik doku mühendisliğinde (KDM) kullanılabilirliğinin araştırılması amaçlandı. Bu kapsamda, üretilen polimer-seramik kompozit yapı iskelelerinin biyouyumluluk özellikleri ISO EN 10993 kapsamında araştırıldı ve DM'de biyomalzeme olarak kullanımlarının uygunluğu ortaya kondu. Tez kapsamında üç farklı mekanizma ile aşılama reaksiyonu test edilerek fibroinin yüzeyi hidrofilikliği artırmak için modifiye edildi. Akabinde, farklı bileşenlerden (F/K, F/K/A ve F/A) oluşan üç tür iskele üretildi. Aşılama reaksiyonunda kullanılan ikinci yöntem istenilen sonucu vermezken, birinci ve üçüncü yöntem kullanılarak farklı bileşen oranlarına sahip iskeleler geliştirildi. Elde edilen iskelelerin fiziksel ve kimyasal karakterizasyon işlemi sonucunda 1F5K5, 1F6K4, 1F5K4A1 ve 3F5K4A1 polimer kompozitlerinin yeterli özelliklere sahip olduğu belirlendi. Bu iskeleler kemik doku mühendisliği için kemik iliği mezankimal kök hücreleri ve osteoblastlar ile test edildi. Kültür ortamı, mineralizasyonu teşvik etmek için SBF ile zenginleştirildi ve hidroksiapatit çekirdeklenmesi hem kimyasal hem de hücresel aktivite ile sağlandı. Hücresel örnekler üzerinde yapılan XRD, SEM-EDS, Alizarin Kırmızısı analizleri, en iyi mineralizasyonun %10SBF takviyesi ile gerçekleştiğini gösterdi. Histokimya, immünhistokimya ve SEM analizi en iyi osteojenik aktivitenin 3F5K4A1 iskelesinde olmakla birlikte, seçilen dört iskelenin de %10SBF içerikli osteojenik indüksiyon altında KDM için kullanılabileceğini gösterdi.
Bitkisel yağ bazlı poliakrilamit ve bitkisel yağ bazlı polimetakrilamit kriyojellerinin sentezi ve karakterizasyon.
Bu tez projesinde bitkisel yağ bazlı poliakrilamit ve bitkisel yağ bazlı polimetakrilamit kriyojellerinin sentezi ve karakterizasyonu üzerine çalışıldı. Komonomerlerin eldesi için; otookside soya yağı ve otookside keten tohumu yağı dietanol amin ile reaksiyonu sonucunda hidroksile soya yağ ve hidroksile keten tohumu yağ polimerleri elde edildi. Suda çözünebilir yağların hidroksil grupları metakriloil klorür ile reaksiyonundan, metakriloil soya yağı (MSO) ve metakriloil keten tohumu yağı (MLO) komonomerleri elde edildi. Bu MSO ve MLO komonomerlerinin sırayla akrilamit (AAm) ve metakrilamit (MAm) ile serbest radikal kriyopolimerizasyonu sonucunda; poliakrilamit-ko-polimetakriloil soya yağı (PAAm-ko-PMSO), polimetakrilamit-ko-metakriloil soya yağı (PMAm-ko-PMSO), poliakrilamit-ko-polimetakriloil keten tohumu yağı (PAAm-ko-PMLO) ve polimetakrilamit-ko-polimetakriloil keten tohumu yağı (PMAm-ko-PMLO) kriyojelleri sentezlendi. Karşılaştırma amacı ile poliakrilamit (PAAm) ve polimetakrilamit (PMAm) kriyojelleri de sentezlendi. Sentezlenen kriyojeller ve komonomerlerin karakterizasyonu; FT-IR, 1H-NMR ile yapı analizleri, DSC, TGA ile termal analizleri, SEM-EDX ile morfolojik testleri ve spesifik yüzey alan değerleri Branuet Emmet Teller (BET) ile yapıldı. Kriyojellerin suda % şişme oranları 25 oC ve 37 oC'de belirlendi.
Engineering pseudoislets for type 1 diabetes: GLP-1 gene modulation, gelma nanogel immunoisolation, and endothelial support
Type 1 diabetes arises from autoimmune destruction of pancreatic 𝛽-cells. This leads to absolute insulin deficiency and persistent hyperglycaemia. Exogenous insulin remains the standard of care, non-curative, and cannot replicate the dynamic physiology of endogenous 𝛽 cells. Islet transplantation offers an alternative. However, its broader adoption is constrained by scarce high quality donors and the need for lifelong systemic immunosuppression with associated risks. These constraints motivate continued pursuit of cell replacement strategies. In this thesis, an injectable pseudoislet is a three dimensional, self-assembled spheroid of insulin producing cells by using hanging drop, providing a scaffold free architecture. As the transplanted spheroids face immune rejection, they must be shielded from immune cell attack without compromising mass transport. Macroencapsulation commonly suffers from diffusion limits, and alginate microencapsulation adds bulk. In contrast, an ultrathin conformal nanogel coating could confer immunoisolation without compromising glucose, oxygen, or insulin diffusion. This nanobarrier also facilitates direct contact and integration to the host vasculature, which can enhance engraftment and reduce foreign-body responses. In this thesis, bovine gelatin was methacrylated to obtain gelatin methacryloyl (GelMA). GelMA is a well established biomaterial that preserves gelatin's RGD adhesion motifs and MMP-degradable sites, supporting cell attachment and remodeling. It is highly cytocompatible, readily functionalized via methacrylate groups, and tunable in stiffness. Unlike bulk or macroencapsulation, GelMA nanogels can assemble via electrostatic interactions and RGD mediated adhesions as an ultrathin, conformal barrier around individual spheroids. This configuration minimizes diffusion barriers for glucose and oxygen while providing an immunoisolating shield that helps protect the spheroid from immune attack. To improve spheroid viability and functional performance with emphasis on insulin secretion we implemented a glucagon-like peptide-1 (GLP-1) based genetic strategy in 𝛽TC-6 cells. Specifically, we engineered 𝛽TC-6 cells to express glucagon-like peptide-1 (GLP-1) via lentiviral transduction. This enables sustained, local (auto/paracrine) delivery of an incretin that potentiates glucose-stimulated insulin secretion (GSIS) while supporting 𝛽-cell survival. We co-cultured GLP-1 transduced 𝛽TC-6 cells and endothelial cells to make self-assembled spheroids using the hanging-drop method. We need to preserve endothelial–𝛽-cell crosstalk, which stabilizes the 𝛽-cell phenotype and primes constructs for vascular integration after implantation. The total active GLP-1 protein from transduced 𝛽-TC-6 cells was confirmed and showed increase in stimulation index. The overall design aim was that (i) engineering 𝛽-TC-6 cells with GLP-1 would improve insulin secretion, (ii) co-culture with endothelial cells would provide revascularization, and (iii) coating the spheroid with GelMA nanogels would support immunoisolation. As a result, functional enhancement and immunoprotection are brought together in one graft-ready spheroid.This thesis study contributes to the research field of type-1 diabetes treatment by engineering and improving insulin secreting co-cultured pseudoislets with immunoisolation functions.
Modifiye edilmiş chitosan ile sulu çözeltiden bazik boyarmaddelerin adsorpsiyonunun incelenmesi
Bu çalışmada chitosan öncelikle bazı halkalı anhidritler (ftalik anhidrit, maleik anhidrit ve trimellitik anhidrit) ile modifiye edildi. Chitosan, ftalik anhidrit ile modifiye edilen chitosan (FAC), maleik anhidrit ile modifiye edilen chitosan (MAC) ve trimellitik anhidrit ile modifiye edilen chitosan (TAC) sulu çözeltiden brillant yeşilini ve metilen mavisini adsorplama kapasitelerine göre karşılaştırıldı. TAC'ın diğer adsorplayıcılara göre bu boyarmaddeleri daha fazla adsorpladığı görüldü.Daha sonra TAC ile sulu çözeltiden brillant yeşilinin ve metilen mavisinin adsorpsiyonları sıcaklığa ve pH'a bağlı olarak incelendi. Her bir boyarmadde için farklı sıcaklıklarda elde edilen kinetik veriler Lagergren, Ho-McKay ve Weber Morris denklemlerine uygulandı ve pseudo ikinci-dereceden hız sabitleri (k2) ve gözenek difüzyon hız sabitleri (kp) belirlendi. Her iki boyarmaddeye ilişkin Lagergren çizimleri doğrusal olmadığından dolayı pseudo birinci-dereceden hız sabitleri (k1) ise belirlenemedi. TAC ile sulu çözeltiden brillant yeşili ve metilen mavisi adsorpsiyonuna ilişkin kinetik veriler Ho-McKay denklemine uyduğundan dolayı pseudo ikinci-dereceden hız sabitleri Arrhenius denklemine uygulandı ve bu boyarmaddelerin TAC üzerindeki adsorpsiyonuna ilişkin aktivasyon enerjileri (Ea) belirlendi.Ayrıca, TAC ile sulu çözeltiden brillant yeşiline ve metilen mavisine ilişkin farklı sıcaklıklardaki adsorpsiyon izotermleri belirlendi. TAC ile sulu çözeltiden brillant yeşilinin 298 K'deki adsorpsiyon izotermi Langmuir adsorpsiyon izotermine uyduğundan dolayı, bu sıcaklıktaki izoterm veriler Langmuir adsorpsiyon izoterminin çizgisel haline uygulandı ve Langmuir sabitleri (qm ve b) hesaplandı. TAC ile sulu çözeltiden metilen mavisinin adsorpsiyon izotermleri Freundlich adsorpsiyon izotermine uyduğundan dolayı, izoterm veriler Freundlich adsorpsiyon izoterminin çizgisel haline uygulandı ve Freundlich sabitleri (k ve n) hesaplandı.
Elektrospinning yöntemi ile biyopolimer esaslı nanoyapıların hazırlanması ve karakterizasyonu
Biyopolimerler, canlı organizmalardan elde edilmiş olan polimer yapılardır. Gösterdikleri yüksek biyo-uyumluluk, biyo-bozunurluk ve anti-toksik etkileri nedeniyle içinde bulunduğumuz yüzyılda her geçen gün daha fazla ilgi çekmekte ve araştırmalara konu olmaktadır. Yapılan bilimsel çalışmalar multidisipliner hale geldikçe biyopolimerlerin uygulama alanı daha da genişlemektedir. Bu duruma bir de bu yüzyılın yükselen değeri nanoteknoloji eklendiğinde biyopolimerler başlı başına ayrı bir araştırma konusu haline dönüşmüştür.Bu çalışmada, biyopolimer sınıfı içerisinde bulunan selüloz asetat polimeri kullanılarak nano boyutlu lif üretiminin en etkili yöntemlerinden biri olan elektrospinning ile lif üretimi gerçekleştirilmiştir. Söz konusu liflerin üretiminde kullanılan polimer çözeltilerine sistematik biçimde non-iyonik, anyonik ve katyonik yüzey aktif madde ve de klorür ve nitrat grubu olarak iki farklı grupta ele alınabilecek tuz katkısı yapılmıştır. Elde edilen liflerin morfolojik özellikleri, polimer çözeltilerinin fizikokimyasal özellikleriyle karşılaştırılarak analiz edilmiştir. Üretilen liflerin her bir türüne temas açısı testi yapılarak, yapılan katkıların lif hidrofilliğini ne yönde etkilediği gözlenmiştir. Belirlenen bir dizi lif grubuna DSC analizi yapıldıktan sonra aynı lif grubunun antimikrobiyal performansı hem kalitatif hem de kantitatif yöntemlerle incelenmiştir.
Kanser tedavisinde kullanılmak üzere ultrason destekli kontrollü salımlı ilaç taşıyıcı sistemlerin geliştirilmesi
Tıp teknolojisindeki son olumlu gelişmelere paralel olarak ultrason, farklı kanser hastalıklarının (örn. Prostat, meme ve karaciğer kanseri ablasyonu), göz hastalıklarının (, rahim fibroid ablasyonu, cerrahi doku kesimi ve diğer birçok cerrahi uygulamalarda ve tedavilerde kullanılmaktadır. Ayrıca, ilaç taşıyıcı sistemlerde ilaç salımını kontrol etmek, ayrıca uygulama yerindeki hedef hücrelere sağlanması gereken hücresel alım hızını artırmak (veya kontrol etmek) ve hedef ilaçlar için ultrason etkisi ile ilgili araştırmalar da kullanılabilmekte olduğu ilgili literatürde bulunmuştur. Bu araştırma kapsamında, ilaç taşıyıcı sistemlerin etkinliğinin arttırılması, yan etkilerinin azaltılması ve özellikle ilaç taşıyıcılarının fizyolojik bariyerlerden (örneğin kan damarlarının endotel hücre dizilimi, ilaç taşınması için hedeflenen dokuların endotel tabakası, epitel hücre sık sıralanan tabakalar, hücrelerin plazma zarları ve kan beyin bariyeri vb.) daha kolay geçişinin sağlanması en temel amaç ve hedefler olarak kabul edilmektedir. Sunulan bu çalışma kapsamında; kanser tedavi edici aktif madde taşıyıcı sistemi üzerinde ultrason etkisi ile kontrollü ilaç salınımı sağlayan sığır serum albümini (BSA) ile yapılan Cisplatin yüklü biyopolimerik nanopartiküler sistem geliştirmek mümkün olmuştur. Albümin nanoparçacıkları desolvasyon yöntemiyle hazırlanmış, partikül boyutuyla ilişkili parametreler optimize edilmiş daha sonra da farklı miktarlarda Cisplatin yüklenerek en uygun verimde ilaç ve BSA oranına sahip partikül belirlenmiştir. Hazırlanan albümin nanopartikülleri taramalı elektron mikroskobu, morfoloji için SEM ve boyut ve boyut dağılımları için DLS tabanlı cihaz ile karakterize edilmiştir. İlaç yüklü nanopartiküller daha sonra farklı genliklerde ultrason etkisine maruz bırakılmış ve ultrason etkisine bağlı ilaç dağılım profilleri çıkarılmıştır. Burada belli bir ultrason etkisine kadar ilaç dağılım hızının artığı tespit edilmiştir. Çalışmanın son aşamasında ilaç yüklü nanoparçacıklara ISO 10993-5 doğrultusunda Sitotoksisite testi bağımsız laboratuvar tarafından yapılmış olup hücre üzerindeki toksisite etkisine bakılmıştır.
Antikanser ilacı mitomisin C'nin kontrollü salımı için kitosan-poli(vinil alkol)-Fe3O4 biyo-nanokompozit taşıyıcıların sentezi ve karakterizasyonu
Nanoteknolojinin hızlı gelişimi tüm dünyada manyetik nanopartiküllere olan ilgiyi de artırmıştır. Manyetit ve Fe3O4 manyetik ultra ince tozlar, özellikle birçok kanser tedavisi için hedeflenen ilaç taşıma sistemleri olarak kullanılmaktadır. Çalışmamızda, öncelikle manyetik Fe3O4 nanopartikülleri eş-çöktürme yöntemi ile sentezlenmiş ve bu nanopartiküller kitosan/polivinil alkol (CS/PVA) polimer sistemine dahil edilmiştir. Antikanser ilacı mitomisin C'nin (MMC) hedefli ve kontrollü salımı için MMC yüklü-CS/PVA-Fe3O4 nanokompozit mikroküreler çapraz bağlayıcı olarak glutaraldehit (GA) kullanılarak emülsiyon çapraz bağlama yöntemi ile elde edilmiştir. ATR destekli Fourier transform infrared spektroskopisi (ATR-FTIR), diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC), taramalı elektron mikroskobu-enerji dağılımlı X-ışını (SEM-EDX), X-ışını difraktometresi (XRD) ve termogravimetrik analiz (TGA) sentezlenen Fe3O4 nanopartikülleri ve nanokompozit mikroküreleri karakterize etmek için kullanılmıştır. Nanokompozit mikrokürelerin tutuklama verimine ve mikrokürelerden MMC salımına, CS/PVA (m/m) oranının, MMC yüzdesinin (m/m), GA miktarının, pH'nın ve kütlece Fe3O4 nanopartikül yüzdesinin etkisi araştırılmıştır. Ayrıca MMC içermeyen mikrokürelerin % denge şişme dereceleri salımın yapıldığı pH ortamlarında bulunarak, şişmenin salıma olan etkisi incelenmiştir. pH'nın nanokompozit mikrokürelerin şişme sonuçlarını ve dolayısıyla salımları etkilediği, pH 1,2'deki MMC salımının pH 7,4 fosfat tamponu ortamına göre biraz daha hızlı gerçekleştiği gözlenmiştir. MMC salımı, tutuklama verimi ve mikroküre çapı gözönüne alındığında, optimum mikroküre formülasyonlarının CS/PVA oranı 3/1, MMC yüzdesi % 10, GA miktarı 6,5 mL ve Fe3O4 yüzdesi %10 olan B7 formülasyonlu nanokompozit mikroküreler olduğu bulunmuştur. Sonuç olarak, hazırlanan nanokompozit mikroküreler, bazı kanserlerin tedavisinde kemoterapötik ilaç olarak kullanılan MMC'nin kontrollü ve hedefli salımı için potansiyel bir aday olabilir.
Antikanser ilaç taşıyıcı sistem olarak sunitinib malat-yüklü karboksimetil selüloz-poli(vinil alkol)-ZnO nanokompozit küreler
Son yıllarda, nanokompozit küreler biyomedikal alanda, özellikle kontrollü ilaç salım sistemlerinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Polimerleri çapraz bağlamak için üç değerlikli demir iyonlarının kullanılması ve bu sistemin çinko oksit nanopartikülleri (ZnO) ile birleştirilmesi yenilikçi bir yöntemdir. Tez çalışmasında, ZnO nanopartikülleri içeren karboksimetil selüloz/poli(vinil alkol) (CMC/PVA) biyo nanokompozit küreler, antikanser ilacı sunitinib malatın (SM) kontrollü salımını gerçekleştirmek için tamamen yeşil ve çevre dostu yöntem ve araçlar kullanılarak tasarlanmıştır. Elde edilen nanokompozit küreler FTIR, SEM-EDX, XRD, DSC ve TGA ile karakterize edilmiştir. Ayrıca polimer oranı, % ilaç miktarı, FeCl3 derişimi ve % ZnO miktarının tutuklama verimi, küre verimi ve kürelerden sunitinib malat salımı üzerine etkileri incelenmiştir. Ek olarak, boş nanokompozit kürelerin % denge şişme değerleri pH 1,2 ve pH 7,4 ortamlarında pH'ın bir fonksiyonu olarak bulunmuştur. Oluşturulan kürelerdeki ZnO nanopartiküllerinin varlığı XRD, FTIR, SEM-EDX, DSC ve TGA gibi yöntemlerle doğrulanmıştır. Hazırlanan nanokompozit kürelerin pH'a çok duyarlı şişme davranışı gösterdiği ve bu sonuçların nanokompozit kürelerden SM salımını desteklediği gözlenmiştir. ZnO içeren CMC/PVA nanokompozit kürelerden pH 1,2'deki SM salımının iki aşamada gerçekleştiği, hızlı bir başlangıç salımı, ardından sürekli ve kontrollü salım izlediği gözlenmiştir. Öte yandan, pH 7,4 fosfat tamponunda SM salımının 24 saat boyunca kontrollü ve sürekli bir şekilde arttığı görülmüştür. ZnO nanopartiküllerinin küre polimer yapısına dahil edilmesi SM salımını artırmıştır. Bu bulgulara dayanarak, hazırlanan nanokompozit kürelerin, çeşitli kanserlerin tedavisinde kemoterapötik ilaç olarak kullanılan SM'nin salımı için umut vadeden bir ilaç taşıyıcı sistem adayı olabileceği sonucuna varılabilir.
An assessment of bioplastic applications in agriculture within a sustainable framework
The Earth's surface temperature has been exceeding normal levels since the 1950s. Global warming poses threats to human and living health. Various solutions are being explored to protect water resources. Another challenge facing humanity is the increasing demand for food due to population growth. Enhancing agricultural productivity is necessary to meet this demand. The effective use of plastic mulches in agriculture, as evidenced by numerous studies, positively impacts water efficiency, productivity, and quality. However, petroleum-based plastics contribute to global warming by increasing carbon emissions and can persist in the environment for years, even when they begin to degrade, breaking down into small particles that mix into soil, water, and food, posing risks to human, animal, and environmental health. The use of biodegradable bioplastic mulch materials, which naturally decompose without polluting soil and the environment, has become essential in agriculture. To replace petroleum-based mulches with biodegradable and eco-friendly bioplastic alternatives, it is imperative to achieve significant product quality, including water vapor permeability and mechanical properties, to meet the economic expectations of supply and demand. This study demonstrates the strong relationship between sustainability and the agricultural sector, examines research related to bioplastic mulch materials, evaluates the current state of products in the market, compares their characteristics, and also assesses research conducted to the perspectives of production, application, and characterization.
GSK2126458 loaded polycaprolactone (PCL)/ polyvinylpyrrolidone (PVP) electrospun membranes: Production, characterization and anticancer activity
Skin cancer is one of the most dangerous cancers. The mutations resulting from the failure to repair DNA damage in skin cells result in the formation of cancer tissue in the skin. Skin cancer is a type of cancer that can spread to different parts of the human body and is divided into two main groups: melanoma and non-melanoma. The data in the literature indicate that the type of melanoma cancer accounts for 1% of cases of skin cancer. Although the incidence of melanoma skin cancer is low, patients have high mortality rates. There are different methods of treating skin cancer. The most common of these methods are biopsy and resection. In recent years, interest in the use of nanotechnology in the treatment of skin cancer has increased. Materials produced by nanotechnology are used as molecular carriers. Membranes produced using nanotechnological methods are intended to enable the drug to be applied directly to a specific area, to faster treatment and to reduce side effects. In this study, it was aimed to load GSK2126458 (Omipalisib®), which is used as a cancer drug, into Polycaprolactone (PCL)/ Polyvinylprolidone (PVP) fiber membranes obtained by electrospinning method and to investigate its effects on melanoma cancer cell line. Within the scope of the study, PCL/PVP/50 (50 µL drug and 50 µL DMSO), PCL/PVP/75 (75 µL drug and 25 µL DMSO), PCL/PVP/100 (100 µL drug) and PCL/PVP/C fiber membranes containing GSK2126458 drug and PCL/PVP/C fiber membranes without drug were produced by electrospinning method. DMSO ratio was kept constant in all samples. The morphology of the produced fiber structures were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) and their chemical structures were analyzed by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR). Fiber diameters and diameter distributions were calculated from the images obtained by SEM analysis using ImageJ software. Water retention properties of the fiber membranes were determined by water contact angle analysis and mechanical properties were determined by tensile analysis. Antibacterial properties of the fiber membranes were determined using E. coli, S. aureus, P. aeruginosa and MRSA bacterial strains. The IC50 value of the GSK2126458 on B16-F10 cell line was determined by resazurin assay. The effect of the drug on melanoma cells after being added to the fiber membrane was determined by viability analysis, SEM analysis of cell morphology and spreading behavior and immunofluorescent staining. As a result of the thesis study, GSK2126458 drug molecule loaded and drug-free control fiber membranes were obtained in a smooth and bead-free fiber structure. The average diameters of the fibers of PCL/PVP/C, PCL/PVP/50, PCL/PVP/75 and PCL/PVP/100 membranes were calculated as 0.6820,316, 0.5880.240, 0.6370.208 ve 0.6110.196 µm, respectively. Hydrophilic structures of the membranes were shown by water contact angles of 76.028.06, 83.631.75, 66.982.83 ve 82.9212.82 degrees for PCL/PVP/C, PCL/PVP/50, PCL/PVP/75 and PCL/PVP/100 fiber membranes, respectively. FTIR analysis showed specific peaks for PCL and PVP polymers, but a specific peak for the drug molecule could not be obtained because the drug was embedded in the polymer structure. The IC50 value of GSK2126458 on B16-F10 cell line was determined as 49.21 µM. When cell viability in drug-loaded membranes was analyzed compared to drug-free fiber membranes, it was determined that cell viability in PCL/PVP/50, PCL/PVP/75 and PCL/PVP/100 fiber membranes were 72.25%, 64.61% and 57.82% (p<0.05) for 24 hours, respectively. The viabilities were changed to 74.76%, 70.85% (p<0.05) and 60.19% (p<0.01) for 48 h, respectively. SEM images showed that cell spreading was more prominent in the control group than in the other groups. Immunofluorescence staining images obtained by staining fibrous actin protein of cells cultured on fiber membranes with anti F-actin antibody and nuclei with DAPI showed that cell density decreased with increasing amount of drug molecule. No significant changes were observed in the cell nucleus. In conclusion, it was shown that GSK2126458 drug loaded PCL/PVP fiber membranes were successfully produced within the scope of the thesis study and were effective on B16-F10 mouse melanoma cell line.
Nar ve portakal kabuğu atıklarından biyobazlı gıda ambalaj malzemesi geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Petrol bazlı polimerlere alternatif olarak çevre dostu, yenilenebilir ve sürdürülebilir ambalaj malzemeleri önem kazanmaya başlamış ve gıda işleme atıkları da dahil olmak üzere farklı sürdürülebilir kaynaklardan biyo-bazlı ambalaj malzemelerinin geliştirilmesine daha fazla odaklanılmıştır. Bu çalışmanın amacı, nar ve portakal kabuğu atıklarından biyobazlı filmler geliştirmektir. Bu amaçla nar ve portakal kabukları kurutularak farklı tane boyutlarında un haline getirilmiştir. Çalışmada partikül boyutu, sitrik asit (%3 ve %5) ve gliserol (%7 ve %10) konsantrasyonunun solvent döküm yöntemiyle üretilen biyo bazlı filmlerin (her bir atık için 16 formülasyon olmak üzere) fiziksel ve mekanik özellikleri üzerine etkileri araştırılmıştır. Mekanik özellikler dikkate alınarak %5 asit ve %7 gliserol içeren formülasyonlarda partikül boyutunun filmlerin antimikrobiyel, antioksidan, ışık geçirgenliği, morfolojik ve termal özellikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Sonuçlar, partikül boyutunun test edilen film özellikleri üzerinde en önemli parametre (p≤0,05) olduğunu ve partikül boyutu küçüldükçe mekanik özelliklerin iyileştiğini göstermiştir. Hem nar hem de portakal kabuğundan üretilen biyofilmlerde en iyi mekanik özellikler (çekme mukavemeti ve kopma anındaki uzama) %5 sitrik asit konsantrasyonu kullanılarak sağlanmıştır. Gliserol konsantrasyonunun arttırılması, her bir atık türü için tüm parçacık boyutlarında çekme mukavemeti değerlerinde önemli bir azalmaya neden olmuştur. Ancak nar kabuğu filmlerinde kopma anında uzama değeri en düşük partikül boyutu olan 53 mikron ve %5 asit konsantrasyonunda maksimum değerine (%40,29) ulaşmıştır. Portakal kabuğu filmlerinde %3 asit konsantrasyonunda çekme kuvveti düşerken, kopmada uzamada önemli bir fark görülmemiştir. Nar ve portakal kabuğundan elde edilen biyofilmler, E.coli ve S. aureus'a karşı yüksek antimikrobiyal ve antioksidan aktivite göstermiştir. Elde edilen SEM görüntüleri hem nar kabuğu hem de portakal kabuğu filmlerinin homojen, pürüzsüz ve çatlaksız bir yüzeye sahip olduğunu göstermiştir. Nar kabuğu filmleri için TGA-DSC analizinin sonuçlarına göre filmlerin camsı geçiş sıcaklığı 90-100 ℃, erime sıcaklığı 200-220 ℃ ve kristallenme sıcaklığı 250-255 ℃ olarak belirlenmiştir. Portakal kabuğu filmlerinde ise camsı geçiş sıcaklığı 85-90 ℃, erime sıcaklığı 200-220 ℃ ve kristallenme sıcaklığı 255-260 ℃ olarak belirlenmiştir. Sonuç olarak, sürdürülebilir ve aktif gıda ambalajlamada nar ve portakal kabukları polimer yapısında yüksek antimikrobiyal ve antioksidan etki sağlama potansiyeline sahiptir, ancak mekanik ve özellikle termal özelliklerin geliştirilmesi gerekmektedir. Anahtar Kelimeler; Biyozunur plastik, gıda ambalajı, nar kabuğu, portakal kabuğu, gıda atıkları, biyopolimer
Elektroeğirme yöntemi ile siklodekstrin inklüzyon kompleksleriyle fonksiyonlaştırılmış biyouyumlu nanoliflerin üretilmesi
Electrospinning is a simple, versatile and cost-effective method to produce nanofibers. Electrospun nanofibers have high surface area to volume ratio and nanoporous structure. Moreover, electrospun nanofibers could be functionalized with additives to extend their application areas. Cyclodextrins (CDs) are cyclic oligosaccharides and have truncated-cone shape structure. Due to their hydrophobic cavity, CDs have ability to form inclusion complex (IC) with a variety of molecule. In our study, we functionalized electrospun nanofibers with CDs and CD-ICs.In the first part, we successfully produced hydroxypropyl cellulose- (HPC), carboxymethyl cellulose- (CMC) and alginate-based nanofibers via electrospinning. Then we functionalized these nanofibers with CDs. The morphological characterizations of nanofibers were performed through scanning electron microscopy (SEM). Here, we have combined the properties of both electrospun nanofibers and CDs, and these nanofibers could be used in drug delivery, wound healing and tissue engineering applications.In the second part, we prepared IC of sulfisoxazole (SFS) (hydrophobic drug) with hydroxypropyl-beta-cyclodextrin (HPßCD) (SFS/HPßCD-IC). Then electrospinning of SFS/HPßCD-IC incorporating hydroxypropyl cellulose (HPC) nanofibers were performed (SFS/HPßCD-IC-HPC-NFs). In the third part of our study, we produced IC of ?-tocopherol (?-TC) (antioxidant molecule) with beta-cyclodextrin (ß-CD) (?-TC/ß-CD-IC); and polycaprolactone (PCL) nanofibers incorporating ?-TC/ß-CD-IC was obtained via electrospinning (?-TC/ß-CD-PCL-NFs). In the fourth part, IC of allyl isothiocyanate (AITC) (antibacterial compound) with ß-CD (AITC/ß-CD-IC) was produced. The electrospinning of AITC/ß-CD-IC incorporating polyvinyl alcohol (PVA) nanofibers was carried out (AITC/ß-CD-IC-PVA-NFs). In the fifth part, IC of quercetin (QU) (antioxidant molecule) with ß-CD (QU/ß-CD-IC) was prepared; and polyacrylic acid (PAA) nanofibers incorporating QU/ß-CD-IC was obtained via electrospinning (QU/ß-CD-IC-PAA-NFs). The structural and thermal characterizations of SFS/HPßCD-IC-HPC-NFs, ?-TC/ß-CD-PCL-NFs, AITC/ß-CD-IC-PVA-NFs and QU/ß-CD-IC-PAA-NFs were carried out by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), differential scanning calorimetry (DSC) and thermogravimetric analysis (TGA). The amount of released molecules were determined via liquid chromatography-mass spectroscopy (LC-MS) for SFS/HPßCD-IC-HPC-NFs; high performance liquid chromatography (HPLC) for ?-TC/ß-CD-PCL-NFs and QU/ß-CD-IC-PAA-NFs and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) for AITC/ß-CD-IC-PVA-NFs. The antioxidant activity of ?-TC/ß-CD-PCL-NFs and QU/ß-CD-IC-PAA-NFs was investigated by using 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging assay. Moreover, ?-TC/ß-CD-PCL-NFs released great proportion of ?-TC after exposing UV light. Thus, ?-TC/ß-CD-PCL-NFs exhibited quite high photostability. The antibacterial activity of AITC/ß-CD-IC-PVA-NFs was evaluated by colony counting method against Escherichia coli (E.coli) and Staphylococcus aureus (S.aureus). In brief, we concluded that SFS/HPßCD-IC-HPC-NFs, ?-TC/ß-CD-PCL-NFs, AITC/ß-CD-IC-PVA-NFs and QU/ß-CD-IC-PAA-NFs are promising materials for drug delivery and wound healing applications.
Dermestes ater pupasından elde edilen kitosanın deri kanseri üzerine etkisi
Kitin β- (1 → 4) bağlantılı iki N- asetil D Glukozamin birimlerinden meydana gelen polisakkarit esaslı bir biyopolimerdir. Selülozdan sonra dünya genelinde en bol bulunan polimerdir. Kitosan ve türevleri; antikanser, toksik olmama, biyolojik olarak parçalanabilirlik, antioksidan, biyouyumlu, antimikrobiyal özellikleri sayesinde tıp alanında yaygın olarak kullanılmaktadır. Dermestes ater, Dermestidae ailesine ait bir böcek türüdür. Siyah larder böceği olarak da bilinen bu böcekler hayvansal kaynaklı organik maddeyle beslenirler. Melanom, bilinen adıyla cilt kanseri yüksek ölüm oranına, yüksek çoklu ilaç direncine ve düşük hayatta kalma oranına sahip bir kanser türüdür. Yapılan bu çalışmada, belirli oranlarda asit ve alkali muamelesi yapılarak D. ater böceği pupa kabuğundan kitin izole edilmiştir. İzole edilen kitin örnekleri termogravimetrik analiz (TGA), taramalı elektron mikroskobu (SEM), X-ışını difraktometresi (XRD), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR) ve elemental analiz yöntemleri ile karakterize edilmiştir. Karakterize işleminden sonra kitin yapısından kitosan eldesi gerçekleştirilmiştir. Elde edilen kitosan da FT-IR, XRD, SEM, TGA ve elementel analiz yöntemleri ile karakterize edilmiştir. Bu karakterizasyonların sonucunda, elde edilen kitin ve kitosanın literatürde ki veriler ile eş değer oranlarda olduğu ortaya koyulmuştur. Bu çalışmada Dermestes ater pupasından kitin ve kitosan elde edilerek detaylı karakterizasyonu yapılmıştır. Ayrıca elde edilen kitosan A-375 ve L929 hücre hatlarına uygulanarak cilt kanseri ve sağlıklı fare fibroblast hücrelerinin canlılığı etkisi belirlenmiştir.
Biyolojik yöntemle endüstriyel atıksulardan biyopolimer depolama şartlarının belirlenmesi
Günümüzde her alanda kullanılabilen petrol türevli plastikler, kaynakların sınırlı olması, doğada uzun süre parçalanmadan kalması, çevreye ve canlılara zarar vermesi nedeniyle yerini biyoplastiklere bırakmaya başlamıştır. Biyoplastikler toksik olmayan, canlı bünyesiyle biyouyumlu ve karbon ayak izinin düşük olması gibi avantajlarla öne çıkmaktadır. Her ne kadar petrol türevli plastiklere alternatif olarak kabul edilse de henüz endüstriyel üretim düzeyine ulaşamamıştır. Biyoplastikler organik katı atıklar, bitkiler, hayvanlar ve mikroorganizmalar gibi yenilenebilir biyolojik kaynaklardan elde edilen plastiklerdir. Saf ve karışık kültür mikroorganizmalar tarafından karbon kaynağı varlığında ve nütrient ve iz metal eksikliğinde Poli-ß-hidroksibütirat (PHB) biyopolimeri sentezlenerek depolanır. PHB üretiminde alternatif karbon kaynaklarının arasında endüstriyel atıksuların organik içerikleri de bulunmaktadır. Özellikle gıda endüstrisi atıksularının karbon kaynağını olarak kullanılmasıyla üretim maliyeti düşürebilmektedir. Üretim aşamasında C/N oranı, çamur yaşı, sıcaklık ve çözünmüş oksijen konsantrasyonu gibi parametreler oldukça önemlidir. Bu tez çalışmasının temel amacı meyve suyu endüstrisi atıksuyunu karbon kaynağı olarak kullanarak, karışık kültürle PHB biyopolimerini maksimum seviyede elde etmek için uygulanabilecek optimum proses şartlarını belirlemektir. Sentetik vişne suyu üretim atıksuyunun yanı sıra azot ve fosfor kaynağı olarak evsel atıksu kullanılmıştır. Aerobik biyolojik çalışma, atıksu arıtım tesisinden elde edilen karışık kültürlerle ardışık kesikli reaktörde tokluk ve açlık fazları ile günlük 2 döngü, 20, 28 ve 30°C olmak üzere 3 farklı sıcaklık seviyesi, C/N oranı 30, 40 ve 60 g KOİ/g N, çamur yaşı 1, 2, 5 ve 10 gün seviyelerinde işletilmiştir. Yapılan çalışma sonucunda maksimum PHB biyopolimeri üretimi için optimum şartlar, 28°C, C/N 40 ve çamur yaşı 5 gün olarak belirlenmiştir. Sıcaklığın 28°C'ye çıkarılmasıyla C/N 30, 40 ve 60'ta PHB üretimi artarak gerçekleşmiştir. Sıcaklık arttıkça PHB üretim oranı da artmıştır. Çamur yaşı 1, 2, 5 ve 10 gün için yapılan çalışmalarda en yüksek PHB üretimi çamur yaşı 5 gün için gerçekleşmiştir. Çamur yaşı 1 gün için bazı numunelerde PHB üretimi yoktur. Çamur yaşı 10 gün için alınan numunelerde, çamur yaşı 5 güne göre PHB üretim oranı daha düşüktür. C/N oranı 30, 40 ve 60 arasında en yüksek üretim oranı C/N 40'ta gerçeklemiştir. Bakteri düşük C/N oranlarında (C/N 30) ortamdaki karbonu büyüme ve çoğalma için kullanırken, ortamdaki yüksek karbon miktarından da olumsuz etkilenmektedir.
Çeşitli fosfor bileşiklerinin farklı polimer matrislerinde antioksidant performanslarinin incelenmesi
Polimerlerde oksidasyon ısı, ışık, oksijen, basınç gibi birden çok etkenin varlığında kolaylıkla başlayabilen ve müdahale edilmediği sürece devam ederek polimerlerin kimyasal, fiziksel ve mekanik özelliklerinin bozulmasına yol açan, kullanım ömrünü kısaltan ve okside olmuş polimer ile temas eden canlı hücrelere zarar veren reaksiyonlardır. Bu nedenle polimer endüstrisinde oksidasyon problemleriyle çok sık karşılaşılmaktadır. Günümüz teknolojisinde geliştirilen katkı maddeleri ile oksidasyon kaynaklı problemler en aza indirilmiş olsa da, alternatif kaynaklara yönelim ile birlikte ve doğal kaynaklı antioksidan bileşiklerine olan ilgi de giderek artmaktadır. Düşük Yoğunluklu Polietilen (AYPE) ve Akrilonitril Bütadien Stiren (ABS) terpolimeri, plastik endüstrisinde oldukça yüksek miktarlarda kullanılan hammaddelerdir. Bununla birlikte doğal kaynaklara olan eğilimin artışıyla doğal kaynaklı bir polimer olan Poli(laktik asit)'in (PLA) kullanımı da giderek artmıştır. Poli(laktik asit) son yıllardaki teknolojik gelişmeler ile birlikte sıklıkla kullanılan ve biyomedikal uygulamalarda biyouyumluluk nedeniyle tercih edilen bir polimerdir. AYPE, ABS ve PLA, diğer polimerler gibi oksidasyon etkisi altında kullanım ömürleri azalan malzemelerdir. Antioksidan özellik içeren kimyasallar, serbest radikallerin zararlı etkilerini, yapılarındaki fazla elektronları vererek sönümleyebilen bileşiklerdir. Bu nedenle antioksidanlar hem insanlar için sağlıklı bir besin kaynağı, hem de polimerler için bir katkı maddesi olarak kullanılmaktadır. Bilimsel çalışmalarda alternatif antioksidanlara ve genel eğilime bağlı olarak da biyolojik esaslı antioksidanlara, düşük maliyet ve biyo-uyumluluk özellikleri nedeniyle ilgi artmaktadır. Bu çalışmada laboratuvarda sentezlenen fosfor bileşikleri ile biyo-kaynaklı bileşikler antioksidan katkısı olarak seçildi ve ticari antioksidan bileşikleriyle karşılaştırmalı performans değerlendirmeleri yapıldı. Örneklerin hazırlanması için 16 mm vida çapı ve L/D oranı 35 olan eş yönlü çift vidalı ekstruder, uygun vida hızı ile uygun kovan ve kalıp sıcaklığı ile kullanılmıştır. Hazırlanan örneklerin antioksidan performansları, Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) kullanılarak Oksijen Indükleme Süresi (OIT) analizi ile belirlendi. Ayrıca bileşiklerin mekanik özellikler üzerindeki etkilerini incelemek için uzama ve çekme dayanım testleri de örnekler üzerine uygulandı.