Spatiotemporal formation of calcium phosphate liesegang patterns in agarose-gelatin blend hydrogels

Liesegang desenleri (LDler), doğada ve yapay ortamlarda, denge dışı koşullarda, iyonların eş zamanlı difüzyonu ve reaksiyonu sonucu oluşan periyodik yapılardır. Desen oluşumunun mekanizmasını ve deneysel parametrelerin desen oluşumu üzerinde etkisini anlamak için bu yapıların keşfinden günümüze kadar birçok çalışma yürütülmüştür. Diğer taraftan, biyomineralizasyon, inorganik maddelerin organik matrisler tarafından kontrollü çekirdeklenmesini, büyümesini ve oryantasyonunu içeren bir süreçtir. Doğada yaygın bulunan biyomineralizasyon süreçlerinden birisi de kemik ve mineler gibi insanlara ait sert dokuların önemli bir bölümünü oluşturan kalsiyum fosfatların mineralizasyonudur. Kalsiyum fosfatların biyolojik oluşumu üzerine çalışmak, diğer birçok kompleks biyolojik süreç ile birlikte gerçekleştiğinden zordur. Bu çalışmada, biyolojik ortamları taklit etmek için agarozun ve jelatinin değişen oranlarda karışımlarında, yapay kalsiyum fosfat Liesegang desenlerinin oluşturulması amaçlandı. Bu tür karışımlar, doğal iskeletlere olan benzerliklerinden dolayı biyomineralizasyon ortamlarını taklit etmek için etkili bir protein-polisakkarit iskeleti olarak görev yapabilir. Desen oluşumunun kimyasal anlayışı, kimliği ve morfolojiyi belirlemek gibi, biyokompozit seramik materyallerin ve implantların geliştirilmesi ve hastalıkların tedavisi gibi birçok uygulamada faydalı olabilir. Bu yüzden, minerallerin değişken parametrelere göre nasıl oluştuğunu ve adapte olduğunu anlamak için konsantrasyon, pH, ve sıcaklık gibi farklı deneysel koşullar altında ve hidrojel karışımı örneklerde oluşan kalsiyum fosfat ürünlerinin özellikleri incelendi. Araştırma, bant içi morfolojik değişimlerin olduğu hiyerarşik uzamsal düzeni ilk kez göstermesinin yanı sıra deneysel koşullara bağlı diğer birçok önemli gözlemi de ortaya çıkarmıştır. Bu yüzden, bu çalışmanın biyomineralizasyon sürecinin evrimsel yolunu anlamak, biyomimetik kompozit seramik materyaller geliştirmek, ayrıca çökelme ve mineralizasyon süreçlerinin temellerine katkıda bulunmak için yeni görüşler sunabileceği düşünülmektedir.