Biyomedikal uygulamalar için erbiyum (Er3+) ve terbiyum (Tb3+) içeren lüminesans özellikli biyoaktif camların sentezi

Biyoaktif camlar, doku mühendisliği uygulamaları için gelecek vaad eden malzemelerdir. Bu çalışmada, kemik doku mühendisliği uygulamalarında kullanılmak üzere, erbiyum (Er3+) ve terbiyum (Tb3+) (1, 3, 5 ağırlık%) içeren silika bazlı, 13-93 biyoaktif camlar partikül ve nanolif formlarında sırasıyla sol-jel ve elektroeğirme yöntemleri ile sentezlenmiştir. Hazırlanan biyoaktif camların, yapısal ve morfolojik özellikleri, x- ışını kırınımı (XRD), Fourier transform infrared spektroskopisi (FTIR), taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizleri ile incelenmiştir. Ayrıca, Er+3 ve Tb+3 içeren biyoaktif camların, lüminesans özellikleri, fotolüminesans (PL) spektroskopisi kullanılarak araştırılmıştır. Biyoaktif camların in vitro hidroksiapatit oluşturma yeteneği yapay vücut sıvısı (SBF) içerisinde zamanın fonksiyonu olarak değerlendirilmiştir. Çalışma kapsamında sentezlenen biyoaktif camların sitotoksisitesi, in vitro ortamda MC3T3-E1 hücre hattı kullanılarak MTT yöntemi ile test edilmiştir. Sentezlenen biyoaktif camlara gentamisin sülfat ve amoksisilin trihidrat yüklenerek fosfat tamponlu salin (PBS) içerisindeki salım davranışları incelenmiştir. Sonuçlar, Er+3 ve Tb+3 ilavelerinin biyoaktif camda kristalizasyona neden olmadığını ve belirtilen nadir toprak element iyonlarının biyoaktif camlara floresans özellik kazandırdığını göstermiştir. Sentezlenen biyoaktif cam tozlarının medyan tane boyutunun ~ 2.5-3.5 μm ve nanoliflerin ortalama çaplarının 275-665 nm aralığında olduğu görülmüştür. Silika bazlı 13-93 biyoaktif camlar için aktivatör iyonlarının optimum konsantrasyonunun, ışıldama yoğunluğu açısından ağırlıkça %1 Er3+ ve ağırlıkça %5 Tb3+ olduğu anlaşılmıştır. Ayrıca cam ağında Er3+ ve Tb3+ iyonlarının varlığı floresans bozunma sürelerinde bir artışa neden olmuş ve katkı konsantrasyonu arttıkça daha uzun bozunma süreleri elde edilmiştir. Sol-jel yöntemi ile üretilen biyoaktif cam partiküller daha güçlü emisyon şiddeti sergilerken, elektroeğirme yöntemi ile üretilen nanolif formundaki örnekler daha uzun bozunma süreleri göstermiştir. Yapay vücut sıvısı içerinde bekletilen Er+3/Tb+3 katkılı ve katkısız 13-93 biyoaktif camların yüzeyinde 7 günden itibaren hidroksiapatit oluştuğu, camlara eklenen Er3+ ve Tb3+'nin HA oluşumunu hızlandırdığı anlaşılmıştır. In vitro sitotoksisite tayini bulgularına göre 72 saat hücre kültürü sonunda Er3+ içeren biyoaktif cam tozları kullanılarak hazırlanan doku iskeleleri, 1%Er3+'den daha büyük konsantrasyonlarda sitotoksik etkiye neden olmuştur. Diğer yandan, Tb3+ içeren örneklerde konsantrasyon artışına bağlı olarak hücre canlılığında önemli bir azalma gözlenmemiştir. Benzer şekilde, nanolif bazlı örneklerde artan Er3+ ve Tb3+ konsantrasyonlarında hücre canlılık değerlerinde azalma gerçekleşmemiştir. Er3+ ve Tb3+ içeren toz ve nanolifler kullanılarak hazırlanan biyoaktif cam doku iskelelerine yüklenen gentamisin sülfat PBS içerisinde ani salım yaparken, aynı koşullar altında amoksisilin trihidrat salım hızının daha yavaş olduğu görülmüştür. Çalışma kapsamında, Er+3 ve Tb+3 içeren, sol-jel ve elektroeğirme yöntemleri ile üretilmiş, lüminesans özellikli 13-93 biyoaktif camların kemik doku mühendisliği uygulamalarında kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.