Kemik doku mühendisliği uygulamaları için hegzagonal-bor nitrür ve tungsten disülfür içeren biyoaktif cam kompozit doku iskelesi hazırlanması

Kemik doku mühendisliği, çeşitli nedenlerle hasar görmüş ve işlevini yerine getiremeyen kemik dokusunun onarımı ve rejenerasyonunu hedefleyen multidisipliner bir çalışma alanıdır. Biyoaktif camlar, kemik doku ile yüksek bağlanma kabiliyetlerinden dolayı kemik doku mühendisliğinde geniş bir kullanım alanına sahiptir. Bu çalışma kapsamında polimer köpük replikasyon yöntemi ile hegzagonal bor nitrür (hBN) ve tungsten disülfür (WS2) nanopartikülleri içeren bor bazlı 13-93B3 biyoaktif cam kompozit doku iskeleleri hazırlanmıştır. Nanopartiküllerin yapıya eklenmesi iki farklı yaklaşımla gerçekleştirilmiştir. İlk yaklaşımda (ağırlıkça %0.1, 0.2, 0.5, 1 ve 2) hBN veya WS2 nanopartikülleri biyoaktif cam süspansiyonuna doğrudan eklenmiş ve polimer köpük replikasyon yöntemi kullanılarak doku iskeleleri üretilmiştir. İkinci yaklaşımda ise, katkısız biyoaktif cam doku iskeleleri hBN veya WS2 nanopartikül içeren (ağırlıkça %0.1, 0.2, 0.5, 1 ve 2) polikaprolakton ya da polikaprolakton/poli(laktik-ko glikolik) asit solusyonu ile kaplanmıştır. Sonuçlar hBN ve WS2 nanopartikül ilavesinin biyoaktif cam doku iskelelerinin yapısal ve morfolojik özelliklerinde bir miktar değişikliğe neden olduğunu göstermiştir. Ayrıca, polimer kaplamanın ve belirli bir konsantrasyona dek nanopartikül ilavesinin, biyoaktif cam örneklerin basma dayanımını arttırdığı anlaşılmıştır. Yapay vücut sıvısı (SBF) içerisinde bekletilen doku iskelelerinin Fourier dönüşümlü infrared spektroskopisi (FTIR) analizleri ve taramalı elektron mikroskopu (SEM) mikrografları, örneklerin yüzeyinde hidroksiapatit (HA) tabakası oluştuğunu, polimer kaplamanın HA oluşumunu engellemediğini, ayrıca hBN ve WS2 nanopartikül katkısının HA oluşum hızını arttırdığını göstermiştir. İn vitro sitotoksisite çalışmaları, biyoaktif cam matris içerisinde yer alan hBN ve WS2 nanopartiküllerin belirli bir konsantrasyona dek, polimer matris içerisinde yer alan ve biyoaktif camlara kaplama şeklinde uygulanan nanopartiküllerin ise tüm konsantrasyonlarda pre-osteoblast MC3T3-E1 hücrelerine karşı sitotoksik bir etkiye neden olmadığını göstermiştir. Gentamisin sülfat yüklenmiş biyoaktif cam doku iskelelerine hBN ve WS2 ilavesinin ve örneklerin yüzeyinin polimer ile kaplanmasının, örneklerin ilaç salım davranışını etkilediği görülmüştür. hBN ve WS2 içeren 13-93B3 biyoaktif cam kompozit doku iskelelerinin artan mekanik özellik, in vitro biyoaktivite, biyouyumluluk ve iyileştirilmiş ilaç salım özellikleri nedeni ile kemik doku mühendisliği uygulamalarında kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.