Doku mühendisliği uygulamaları için bor, magnezyum ve vanadyum katkılı biyoaktif cam üretimi, karakterizasyonu ve ın vıtro biyolojik değerlendirilmesi
Production,characterization and in vitro biological evaluation of bioactive glass include with boron, magnesium and vanadium for tissue engineering
- Tez No: 952499
- Danışmanlar: PROF. DR. SEVİL YÜCEL, DR. ÖĞR. ÜYESİ ALİ CAN ÖZARSLAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Biyoaktif camlar, Biyoseramikler, Bioactive glass, Bioceramics
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomühendislik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Enfeksiyon, travma, tümör rezeksiyonu, diyabet ve osteoporoz gibi bozulmuş kemik rejenerasyon süreçlerinden kaynaklanan kemik defektlerinin başarılı bir şekilde onarımı zorlu bir süreç olarak devam etmektedir. Doğal bir şekilde iyileşmeyen kemik için mevcut tedavi yöntemleri arasında biyolojik kemik greftleri ve kemik ikame malzemeleri olarak kullanılan biyomalzemeler yer almaktadır. Biyoseramik malzemeler, bağlayıcı malzeme olarak, hasarlı sert dokuların onarımında ve kritik boyuttaki kemik defektlerinde kullanılmaktadır. Çeşitli biyoseramik türleri arasında, SiO2–CaO–P2O5 sistemindeki biyoaktif cam (BC) seramikler, hastalıklı ve hasarlı kemik dokularının onarımı ve değiştirilmesi için önemli bir biyomalzeme grubunu temsil etmektedir. İnorganik iyonlar insan metabolizmasında önemli bir yere sahip olup osteogenez ve anjiyogenezde kritik rol oynar. BC'ların bileşimleri düzenlenerek fizyokimyasal ve biyolojik özellikleri kontrol edilebilir. Bu tez çalışmasında katkısız ve bor (B), magnezyum (Mg), farklı miktarlarda vanadyum (V) (SiO2–CaO–P2O5–B2O3-MgO-V2O5) ile katkılanmış 4 farklı bileşime sahip biyoaktif cam sol-jel yöntemi ile sentezlenmiştir. BC'ların yapısal karakterizasyonu amacı ile yoğunlukları, boyut ve zeta potansiyel değerleri, elementel bileşimi (XRF) ve termal davranışı (TG-DTA) incelenmiştir. BC'ların DTA sonucu ile B ve V katkılanması tüm karakteristik sıcaklıkları üzerinde önemli etkiye sahip olduğu tespit edilmiştir. BC'ların in vitro biyoaktivite değerlendirilmesi yapay vücut sıvısına (YVS) daldırılması ile yapılmıştır. Numunelerin çeşitli süreler boyunca (3,7,14, 21 ve 28 gün) YVS'de bekletilmesinden sonra taramalı elektron mikroskobu (SEM), fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR) spektrumları, X-ışını kırınımı (XRD) desenleri ve iyon salım davranışı (ICP-OES) incelenmiştir. In vitro biyoaktivite değerlendirme kapsamında YVS'ye daldırılmasının ardından katkısız ve B, Mg ve V katkılı biyoaktif camların SEM görüntülerinde Ca/P tabakası oluşumuna dair tipik karnabahar görüntüsü, FT-IR analizi ile P-O bağları, XRD analizi ile hidroksiapatit oluşumu tespit edilmiştir. Sonuç olarak hem katkısız hem de B, Mg ve V katkılı biyoaktif camlar biyoaktivite davranışı göstermiştir. BC'ların in vitro biyouyumluluğu farklı BC konsantrasyonlarında (10 mg/ml, 5 mg/ml, 2,5 mg/ml ve 1,25 mg/ml) L929 fibroblast hücreleri kullanılarak MTT testi ile değerlendirilmiştir. MTT sonuçlarına göre katkısız biyoaktif camların bütün konsantrasyonlarda hücre canlılığı kontrole yakın, B, Mg ve V katkılı biyoaktif camların ise azalan konsantrasyonlarında hücre canlılığında artış meydana gelmiştir. Daha sonra biyoaktif camların Staphylococcus aureus (S.aureus), Escherichia coli (E.coli) ve Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) türlerine karşı antibakteriyel etkinliği 50 mg konsantrasyonunda kontrol grubuna karşı koloni sayısında azalma meydana gelmiştir. Sonuç olarak B, Mg ve V katkılı biyoaktif camların kemik doku mühendisliği ve yumuşak doku uygulamalarında kullanımı öngörülmektedir.
Özet (Çeviri)
Successful repair of bone defects resulting from impaired bone regeneration processes such as infection, trauma, tumor resection, diabetes, and osteoporosis continues to be a challenging process. Current treatment methods for bone that does not heal naturally include biological bone grafts and biomaterials used as bone substitute materials. Bioceramic materials are used as bonding materials, in the repair of damaged hard tissues, and in critically sized bone defects. Among the various types of bioceramics, bioactive glass (BC) ceramics in the SiO2–CaO–P2O5 system represent an important group of biomaterials for the repair and replacement of diseased and damaged bone tissues. Inorganic ions have an important place in human metabolism and play a critical role in osteogenesis and angiogenesis. The physicochemical and biological properties of BCs can be controlled by regulating their composition. In this thesis, bioactive glass with 4 different compositions, undoped and doped with boron (B), magnesium (Mg), vanadium (V) in different amounts (SiO2–CaO–P2O5–B2O3-MgO-V2O5) were synthesized by sol-gel method. For the structural characterization of BCs, their densities, size and zeta potential values, elemental composition (XRF) and thermal behavior (TG-DTA) were investigated. According to the DTA result of BCs, it was determined that B and V doping had a significant effect on all characteristic temperatures. In vitro bioactivity evaluation of BCs was carried out by immersion in simulated body fluid (SBF). After the samples were kept in SBF for various periods (3, 7, 14, 21 and 28 days), scanning electron microscope (SEM), fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) spectra, X-ray diffraction (XRD) patterns and ion release behavior (ICP-OES) were examined. Within the scope of in vitro bioactivity evaluation, after immersion in YVS, typical cauliflower image regarding Ca/P layer formation was detected in SEM images of undoped and B, Mg and V doped bioactive glasses, P-O bonds were detected by FT-IR analysis and hydroxyapatite formation was detected by XRD analysis. As a result, both undoped and B, Mg and V doped bioactive glasses showed bioactivity behavior. In vitro biocompatibility of BCs was evaluated by MTT assay using L929 fibroblast cells at different BC concentrations (10 mg/ml, 5 mg/ml, 2,5 mg/ml and 1,25 mg/ml). According to the MTT results, the cell viability of the undoped bioactive glasses was close to the control at all concentrations, while the cell viability of the bioactive glasses with B, Mg and V additives increased at decreasing concentrations. Then, the antibacterial activity of the bioactive glasses against Staphylococcus aureus (S. aureus), Escherichia coli (E. coli) and Pseudomonas aeruginosa (P. aeruginosa) species was tested. According to the in vitro antibacterial test results, there was a decrease in the number of colonies against the control group at a concentration of 50 mg for 4 different bioactive glasses. As a result, it is envisaged that bioactive glasses with B, Mg and V additives will be used in bone tissue engineering and soft tissue applications.
Benzer Tezler
- Burdur ili mermer sektörünün kurumsal ve ekonomik yapısı
İnstitutional and economic structure of marble sector in burdur
AHMET SARITAŞ
- Annealing of cold rolled and swaged AZ31 magnesium alloy
AZ31 magnezyum alaşımının soğuk haddeleme ve radyal dövme sonrası tavlanması
BENSU TUNCA
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ ŞAKİR BOR
- Pomza katkılı hidroksiapatit nano-tozların sentezi ve kemik onarımı için araştırılması
Synthesis of pumice doped hydroxyapatite nano- powders and investigation for bone repair
SÜMEYRA USLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
BiyomühendislikNevşehir Hacı Bektaş Veli ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FATMA ZEHRA KOÇAK
- Sesötesi uygulamalar için yapımı kolay ve düşük maliyetli fantom tasarımı
Ultrasound applications for easy and low cost phantom design
AYDIN UĞUR KORU
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TAYFUN AKGÜL
- Dental uygulamalarda kullanılan Ti-6AI-4V alaşımına lazer kaynak uygulamasının incelenmesi
Investigation of laser welding application of Ti-6AI-4V alloy used in dental applications
ARİFE KÜBRA DEMİRBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Mühendislik BilimleriOndokuz Mayıs ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SİNEM ÇEVİK