Islak elektroeğirme ile üretilen 3B polimerik yumaklarda gözenek boyutlarının kontrolü

Sunulan tez çalışması kapsamında, yoğunluğu ve gözenek çapları ayarlanabilir, 3-boyutlu (3B) polikaprolakton (PCL) doku iskelelerinin ıslak elektroeğirme yöntemi ile üretilmesi hedeflenmiştir. Söz konusu gözenek çapları ayarlanabilir iskeleler, yüzey bağımlı hücrelerin infiltrasyonunu kolaylaştırarak 3B doku oluşumuna elverişli bir ortam sunacaktır. 3B PCL yapıların gözenek çapları, koagülasyon banyosunun sıcaklığı ve banyo altına yerleştirilen iletken desen sayesinde sabit sıcaklıkta elektrik alan dönüş hızının değiştirilmesi ile ayarlanmıştır. 3B yapıların üretimi için banyo sıcaklığını (R1) ve hem banyo sıcaklığı hem de elektrik alan şiddetini (R2) kontrol edebilen 2 adet koagülasyon banyosu tasarlanmıştır. 3B yapılar moleküler ağırlığı 80000 g/mol olan PCL'den üretilmiştir. PCL için çözücü olarak diklorometan (DCM) ve N,N-dimetilformamid (DMF) karışımları (50:50, 65:35) kullanılmıştır. 3B yapıların üretimi sabit süre, sıcaklık, akış hızı ve voltaj değerlerinde gerçekleştirilmiştir. Islak elektroeğirme işlemini etkileyen parametreler optimize edilerek, 3.33±0.71 µm fiber çaplarına sahip 3B yumaklar üretilmiştir. 50:50 çözeltisi kullanılan R1 sıcaklık-kontrollü koagülasyon banyosunun sıcaklığı 25 °C iken; hüzme çapı 0.21±0.03 cm, geometrik faktörü 1.83±0.20 cm ve ortalama gözenek çapı 24.9±3.5 µm boyutlarında 3B yapılar elde edilmiştir. R1'in sıcaklığı kademeli olarak indirilmiş ve 7 °C'de 3B yumakların hüzme çapı 0.62±0.07 cm'ye, geometrik faktörü 2.85±0.09 cm'ye ve ortalama gözenek çapları 85.5±5.6 µm'ye yükselmiştir. Benzer şekilde 65:35 çözeltisi kullanılan R1 sıcaklık kontrollü koagülasyon banyosunun sıcaklığı 25 °C'de iken hüzme çapı 0.23±0.02 cm, geometrik faktörü 2.16±0.57 cm ve ortalama gözenek çapı 37.2±6.1 µm olarak ölçülmüştür. Aynı polimer çözeltisi ile, banyoda inilebilen en düşük sıcaklıkta (5 °C) elde edilen hüzme çapı, geometrik faktör ve ortalama gözenek çapı değerleri sırasıyla 0.36±0.04 cm, 3.22±14.7 cm ve 111.5±14.7 µm olarak ölçülmüştür. Bu örneğin X-ışını mikrotomografi (µ-CT) taramasından elde edilen toplam gözenekliliği %87.22 olarak bulunmuştur. Elektrik alan şiddetinin arttırıldığı sıcaklık-kontrollü koagülasyon banyosu R2'de, R1'e benzer şekilde sıcaklık düştükçe 3B yapıların hüzme çapları, geometrik faktörleri ve ortalama gözenek çapları artmış, bunun yanında sabit koagülasyon banyosu sıcaklıklarında elektrik alan dönüşü değiştirilerek 3B yapıların gözenek çapları ve hacimleri değiştirilebilmiştir. R2'de, 5 °C banyo sıcaklığında elde edilen en yüksek hüzme çapı 0.45±0.02 cm, geometrik faktör 2.54±0.22 cm ve ortalama gözenek çapı 128.29±57.67 µm olarak kaydedilmiştir. Aynı koşullarda üretilen 25 °C banyo örneğinin µ-CT taramasında elde edilen toplam gözenekliliği %70.35 iken, 5 °C örneklerinin toplam gözenekliliği ortalama %83.22±2.92 olarak bulunmuştur. Tez kapsamında yapılan çalışmalarda 3B PCL yapılara ait elde edilen veriler, tasarlanan sıcaklık-kontrollü koagülasyon banyoları içerisinde sıcaklık ve elektrik alan dönüşü değiştirilerek ihtiyaca uygun olarak ayarlanabilir gözenek boyutlarına sahip doku iskelesi üretiminin olanaklı olduğunu göstermektedir. Değiştirilebilir gözenek boyutu dağılımına sahip 3B yapılar, doku iskelesi, akustik malzemeler, filtrasyon medyası ve pil teknolojileri gibi birçok alanda kullanılabilme özelliğine sahiptir.