Poliüretan tabanlı kemik yapıştırıcısı formülasyonları

Günümüzde milyonlarca insan trafik kazaları, günlük yaralanmalar, spor yaralanmaları gibi pek çok sebebe bağlı olarak kemik yaralanmasına bağlı tedaviye ihtiyaç duymaktadır. Sağlık alanında kemik kırıklarının stabilize edilmesi için; alçı kullanılması, harici stabilizasyon, plakalar ve vidaların kullanılması gibi yöntemler vardır. Ancak bu yöntemler her türde kemik kırığı için uygun değildir. Kırıkların düzensiz bir yüzeyde, ince kemikte, parçalanmış kemikte veya hassas dokulara yakın olduğu durumlarda sert doku yapıştırıcılarına ihtiyaç duyulmaktadır. Bu amaçla bu tez çalışması kapsamında kemik dokularını birbirine yapıştıracak poliüretan bazlı kemik yapıştırıcısı ve hasarlı bölgede kemik doku oluşumunu destekleyecek poliüretan ve seramikten oluşan kompozit doku iskelelerinin üretilmesi planlanmıştır. Bu şekilde tamamen sentetik yollarla hazırlanmış osteokondüktif ve osteoindüktif özellikte, adezyon özelliği iyi, defekt bölgesinin şekline göre biçimlendirilebilen kemik yapıştırıcı ve greft formülasyonlarının geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla tezin ilk aşamasında cam bir reaktör içerisinde poliüretan kemik yapıştırıcısı ve farklı partikül boyutunda (0,5-1 mm, 1-2 mm ve 2-4 mm) ve ağırlıkça farklı yüzdelerde (%20, %30 ve %40) beta-trikalsiyum fosfat (β-TCP) partikülleri içeren poliüretan tabanlı kompozit doku iskeleleri hazırlanmıştır. Tezin ikinci aşamasında hazırlanan doku iskelelerinde bulunan fonksiyonel grupların tespit edilmesi amacıyla Fourier Transform Infrared Spektroskopisi (FTIR) ve Hidrojen-Nükleer Manyetik Rezonans (1H-NMR) analizleri gerçekleştirilmiş ve istenilen poliüretan yapısının sentezlendiği doğrulanmıştır. Malzemenin termal davranışı diferansiyel kalorimetri (DSC) analizi ile karakterize edilmiştir. Taramalı elektron mikroskopu (SEM) ve mikro-bilgisayarlı tomografi (µ-CT) ile doku iskelelerinin %90'ın üstünde gözenekliliğe sahip olduğu, gözenekler arasında bağlantısallık olduğu, organik ve inorganik fazların birbiri ile iyi entegre olduğu ve β-TCP partiküllerinin yapı içinde homojen dağıldığı gözlenmiştir. Ayrıca grupların yaklaşık 267 ± 25 μm'lik bir ortalama gözenek boyutuna sahip olduğu tespit edilmiştir. Doku iskelesi adaylarının mekanik dayanımlarını belirlemek için yapılan basma testlerinde en yüksek basma dayanımını gösteren grubun 1-2 mm partikül boyutunda %40 (a/a) oranında β-TCP içeren grup olduğu görülmüştür. Ayrıca ilave edilen β-TCP oranı arttıkça basma dayanımının arttığı gözlenmiştir. Hazırlanan poliüretan tabanlı kemik yapıştırıcısının kemiğe yapışma mukavemetini belirlemek amacıyla kırık sığır kaburga kemikleri yapıştırılarak mekanik çekme testi yapılmış ve malzemenin yapışma mukavemeti 1,34 MPa olarak tespit edilmiştir. Tez çalışmasının son aşamasında ise hazırlanan PU/β-TCP doku iskelelerine MG63 insan osteosarkoma hücre hattı ekilerek in vitro ortamda hücre kültürü analizleri gerçekleştirilmiş, Alamar Mavisi yöntemi ile hücre canlılığı ve proliferasyonu tayin edilmiştir. Gruplar arasında 1-2 mm partikül boyutunda %40 (a/a) oranında β-TCP içeren grupta en yüksek hücre canlılığı değerleri gözlenmiş ve yine bu grup hücre çoğalmasını destekleme yönünden diğer gruplara göre daha başarılı bulunmuştur. ISO 10993-2 standardı gereğince elüsyon yöntemiyle gerçekleştirilen sitotoksisite analizi ile %85,75 hücre canlılığı gözlenmiş ve üretilen malzemelerin toksik olmadığı sonucuna varılmıştır. Anahtar kelimeler:kemik yapıştırıcısı, poliüretan, seramik, beta-trikalsiyum fosfat, kemik grefti, kemik defektleri