Üç boyutlu yazıcı ile biyomedikal uygulamalar için çok fonksiyonlu polimer kompozit filament geliştirilmesi
Development of multifunctional polymer composite filament for 3D printer for biomedical applications
- Tez No: 794627
- Danışmanlar: PROF. DR. MİHRİGÜL EKŞİ ALTAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Doku iskelesi, filament, polilaktik asit, metformin, halloysit nanotüp, Scaffold, filament, polylactic acid, metformin, halloysite nanotube
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: İmal Usulleri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Üç boyutlu (3B) yazıcıların biyomedikal uygulamalardaki önemi her geçen gün artmaktadır. Ergiyik yığarak modelleme (EYM), kemik veya kıkırdak gibi sert dokuları üretmek için kullanılan üç boyutlu yazıcı ile üretim yöntemlerinden biridir. Bu çalışmada, medikal uygulamalar için çok fonksiyonlu polimer esaslı nanokompozit doku iskelelerinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. %1'den %5'e kadar halloysit nanotüp (HNT), polilaktik asite (PLA), ergiyik karıştırma yöntemi ile katılarak kompozit filamentler üretilmiştir. Geliştirilen doku iskelesine ilaç taşıma özelliğini kazandırmak amacıyla metformin (MET) kullanılmıştır. MET, elektrostatik etkileşimler kullanılarak HNT partiküllere yüklenmiştir. İlaç yüklenmiş HNT takviyeli PLA filamentlerden, EYM yöntemi ile kompozit doku iskelesi test numuneleri üretilmiştir. Bu doku iskelelerin karakterizasyonu fourier transform infrared spektroskopisi (FTIR), X-ray fotoelektron spektroskopisi (XPS), diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC), termogravimetrik analiz (TGA) ve elektron taramalı mikroskobu (SEM) ile yapılmıştır. Mekanik özelliklerinin incelenmesi çekme, basma, üç nokta eğme testleri ile gerçekleştirilmiştir. Biyolojik test olarak, in vitro ilaç salınımı ve hücre canlılığı analizleri yapılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre ağırlıkça %3 HNT yüklemesinin iskelelerin çekme, basma ve üç nokta eğme mukavemetlerinde sırasıyla %124, %145 ve %41 artış gösterdiği görülmüştür. Geliştirilen malzemenin biyo uyumlu olduğu ve kontrol seti ile karşılaştırıldığında hücreler üzerinde herhangi bir sitotoksik etkiye neden olmadığı görülmüştür. HNT yüzdesine bakılmaksızın, tüm HNT içeren gruplarda PLA doku iskelesinden daha iyi bir hücre çoğalma rejimi elde edilmiştir. İlaç salınım sonuçlarına göre, 120 saat sonunda üç boyutlu yazıcıyla üretilen doku iskelesindeki ilacın yaklaşık %50'si salınmıştır. Yapılan bu tez çalışmasında, geliştirilen doku iskelelerinin, hem mekanik özellikleri iyileştirilmiş hem de ilaç taşıma özelliği kazandırılmıştır. Bu çok amaçlı doku iskelesinin, kemik rejenerasyonunu desteklediği ve özellikle kemik dokusu kayıplarında ana kemiğe destek olup, ilaç taşıma kabilyeti ile tedaviye yardımcı olabileceği görülmüştür.
Özet (Çeviri)
The importance of three-dimensional (3D) printers in biomedical applications is increasing day by day. Fused deposition modelling (FDM) is one of the three-dimensional printing methods which is used to produce hard tissues such as bone or cartilage. In this study, it is aimed to develop multifunctional polymer-based nanocomposite scaffolds for medical applications. Composite filaments were produced by adding 1% to 5% halloysite nanotube (HNT), and polylactic acid (PLA) by melt mixing method. Metformin (MET) was used to give the developed scaffold the ability to transport the drug. MET was loaded into HNT particles by using electrostatic interactions. Composite scaffold test specimens were produced from drug-loaded HNT-doped PLA filaments by the FDM method. The characterization of these scaffolds was performed by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), differential scanning calorimetry (DSC), thermogravimetric analysis (TGA) and electron scanning microscopy (SEM). The mechanical properties were investigated by tensile, compression and three point flexural tests. In vitro drug release and cell viability analyses were performed as biological tests. According to the results obtained, it was observed that 3% wt HNT loading to scaffolds increased the tensile, compression and three-point flexural strength of the scaffolds by 124%, 145% and 41%, respectively. It was observed that the developed material was biocompatible and did not cause any cytotoxic effect on cells when compared to the control set. Regardless of the percentage of HNT, a better cell proliferation regimen was obtained than the PLA scaffold in all HNT-containing groups. According to the drug release results, approximately 50% of the drug in the scaffold produced by the 3D printer was released by the end of 120 hours. In this thesis study, both the mechanical properties of the developed scaffolds were improved and they gained drug delivery properties. It has been seen that this multifunctional scaffold contributes to bone regeneration, supports the main bone, especially in bone tissue losses, and can help treat with its drug delivery ability.
Benzer Tezler
- Surface acoustic wave resonator characterization for gas and liquid detection
Gaz ve sıvı algılama için yüzey akustik dalga rezonatör karakterizasyonu
OĞUZHAN AYAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TUFAN COŞKUN KARALAR
- Multi - capsule endoscopy: Demonstrations of inter - capsular control and (tactile) sensing
Çoklu - kapsül endoskopi: Kapsüller arası kontrol ve (dokunsal) algılama yöntemleri
FURKAN PEKER
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ONUR FERHANOĞLU
- Compressed sensing based 3D image reconstruction in digital breast tomosynthesis and micro-bioimaging
Sayısal meme tomosentezinde ve mikro biyogörüntülemede sıkıştırılmış algılama tabanlı 3B görüntü geri çatma
ADEM POLAT
Doktora
İngilizce
2018
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik Üniversitesiİletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İSA YILDIRIM
- Lab-on-a-chıp uygulamaları için mikro kanal tasarımı ve3B baskısı
Design and 3D printing of micro channels for lab-on-a-chip applications
MERVE BEGÜM ÇUHADAROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiEndüstriyel Tasarım Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN KÜRŞAD SEZER
- Nükleik asit ve nanomalzeme tabanlı elektrokimyasal biyosensörlerin geliştirilmesi ve kanser tanısına yönelik uygulamaları
Development of nucleic acid and nanomaterial based electrochemical biosensors and their applications for cancer diagnosis
MUSTAFA KARATAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Eczacılık ve FarmakolojiEge ÜniversitesiBiyomedikal Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DİLŞAT ARIKSOYSAL