Development and in vivo testing of gelatin and silk-fibroin based calcium phosphate bone cement
Jelatin ve ipek-fibroin bazlı kalsiyum fosfat çimentolarının geliştirilmesi ve in vivo testleri
- Tez No: 656025
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ FERİDE SERMİN UTKU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kalsiyum fosfat çimento bazlı kemik implantları, kimyasal ve fiziksel özelliklerinin kemik yapısına olan benzerlikleri sebebiyle biyomedikal ve dişçilik uygulamalarında kompozitler ve kaplamalar olarak kullanılmaktadırlar. Sert dokuların tedavisinde kullanılan kemik çimentoları yeni kemik oluşumunu tetiklediği gibi doku içerisinde bağlılığı da destekler. Bu çalışma ile jelatin ve ipek bazlı kalsiyum fosfat çimentoların üretimi, karakterizasyonu, ve uygulaması amaçlanmıştır. Kemik çimentosunun yapısında inorganik yapı olarak ağırlıkla hidroksiapatit, tetrakalsiyum fosfat, disodyum fosfat, karbonat ve organik yapı olarak da jelatin ve ipek fibroin kullanılmıştır. Birbirinden farklı formülasyonlarla çalışılmış olup, bu formülasyonlarda jelatin konsantrasyonu, su miktarı, katılaşma sıcaklığı, katılaşma süresi, ve Na+ ve Ca++ karbonat katyonlarının etkisi karşılaştırılmıştır. Kemik çimento örneklerinin katılaşma süreleri Vicat Testi yöntemi ile mekanik olarak belirlendi. Ayrıca çimentoların karakterizasyonu yüzey gerilim analizi, XRD, SEM, ve FTIR kullanılarak malzemelerin hidrofilitesi, kristal yapısı, morfolojisi, ve moleküler bağ örgüsü belirlendi. Çimentoların mekanik özellikleri Instron evrensel test cihazı ile belirlendi. In-vivo performans testleri ise Sprague-Dawley sıçanlarının kalvariyumunun her iki tarafında birer 3 mm.lik hasar oluşturularak gerçekleştirildi. Karakterizasyon sonuçları Ka-F bazlı kemik çimentosunun en düşük katılaşma süresi olan 16.5±0.5 dakikada oluştuğunu ortaya koydu. Çalışılan çeşitli formülasyonlar arasında hidroksiapatit kristalleri oluşumları gösteren çimento 80C-3/37'nin yüzey gerilimi 28.8°±1.78°, ortalama kristal boyutu 135 nm, Ca/P oranı 1.71, kalsiyum çözünürlüğü 73.96 μg/μl, fosfat çözünürlüğü 0.24 μg/μl, mekanik dayanımı 0.31±0.25 MPa ve katılaşma süresi 16.5±0.5 dakika olarak belirlendi. İn-vivo testlerinin histolojik skorları deneysel gruplarda zamana bağlı olarak tam kemik iyileşme gösterdi. 4 haftalık deney gruplarında kısmen, 8 haftalık deney gruplarında da kemik dokusunun tamamımın iyileştiği ve hasarlı dokunun yeni oluşan kalvarial kemik dokusuyla yer değiştirdiğini gösterdi.
Özet (Çeviri)
Calcium phosphate cement bone replacement materials are used in biomedical and dental applications as composites and coatings, due to their physical and chemical similarity to bone structure. Bone cements are used in hard tissue repair by inducing new bone formation as well as supporting internal fixation. This study was conducted with the aim to produce, characterize and apply gelatin and silk based calcium phosphate cements. The composition of bone cement was based mainly on an inorganic component consisting of hydroxyapatite, tetracalcium phosphate, disodium phosphate, carbonate and an organic component consisting of gelatin and silk fibroin. The various formulations studied varied from each other in terms of gelatin concentration, water content, setting temperature, setting time and the use of Na+ versus Ca++ as the carbonate cation. The bone cement setting time was determined mechanically using the Vicat Testing Method. Cement samples were further characterized by contact angle analysis, XRD, SEM and FTIR to determine their hydrophilicity, crystal structure, morphology and molecular bonding pattern. The mechanical properties of the cements were studied using the Universal Testing Device. In vivo performance tests were conducted on Sprague-Dawley rats using 3 mm wide defects formed on both sides of the calvarium. The results of characterization indicated formation of Ca-P based bone cement with a minimum setting time of 16.5±0.5 minutes. Among the various formulations studied, cement 80C-3/37 demonstrated a contact angle of 28.8°±1.78, formation of hydroxyapatite crystals with crystal size of approximately 135 nm, Ca/P ratio of 1.71, Calcium solubility of 73.96 μg/μl, Phosphate solubility of 0.24 μg/μl, mechanical strength of 0.31±0.25 MPa, and a setting time of 16.5±0.5 min. The in-vivo testing histological scores indicated time-based bone healing in the experimental groups with the superior healing in cement 80C-3/37 implanted animals, wheres the four-week group demonstrating partial and the eight week group complete healing and replacement of the defect by the newly formed calvarial bone.
Benzer Tezler
- Development and characterization of atissue engineered multicomponent skin substituteand a skin model
Doku mühendisliği ile üretilmiş çok bileşenli bir yapayderi eşleniği ve deri modeli geliştirilmesi vekarakterizasyonu
GÖZDE EKE
Doktora
İngilizce
2018
BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VASIF NEJAT HASIRCI
PROF. DR. NESRİN HASIRCI
- Development and characterization of silk fibroin and citrus pectin based scaffolds for bone tissue engineering
Kemik doku mühendisliğine yönelik ipek fibroini ve turunçgil pektini tabanlı taşıyıcıların geliştirilmesi ve karakterizasyonu
SİBEL ATAOL
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞEN TEZCANER
DOÇ. DR. AKIN AKDAĞ
- In vitro skeletal muscle model development through co-culture of cells
İn vitro iskelet kas modelinin ortak-kültür aracılığıyla geliştirilmesi
AYŞE BURCU ERTAN
Doktora
İngilizce
2017
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DOÇ. DR. FATMA NEŞE KÖK
PROF. DR. GAMZE KÖSE
- Integrating in silico and in vitro approaches: Cytotoxicity and enzymatic activity of xenobiotics in different fish cell lines
In silico ve in vitro yaklaşımların bütünleştirilmesi: Ksenobiyotiklerin farklı balık hücre dizileri üzerindeki sitotoksisitesi ve enzimatik aktiviteye etkisi
ELİF NAGİHAN KAHRAMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
KimyaBoğaziçi ÜniversitesiÇevre Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELEK SAÇAN
- Kitosan nano-parçacıkların pseudomonas aeruginosa üzerine antibakteriyel etkisinin ın silico ve ın vitro ortamlarda incelenmesi
The in silico and in vitro investigation of the antibacterial effect of chitosan nanoparticles on pseudomonas aeruginosa
BUSECAN AKSOYDAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
BiyolojiMarmara ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FİGEN ESİN KAYHAN
YRD. DOÇ. DR. NÜZHET CENK SESAL