Stimuli-responsive polymeric biomaterials: Using dynamic chemistry in designing hydrogels and nanofibers
Uyarana duyarlı polimerik biyomalzemeler: Hidrojeller ve nanoliflerin dinamik kimya ile tasarımı
- Tez No: 972881
- Danışmanlar: PROF. DR. AMITAV SANYAL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Uyarana duyarlı polimerik biyomalzemeler çevresel ve biyolojik değişikliklere cevap verebilme potansiyeline sahip olup kişiye özel tedavi odaklı bakımın optimizasyonu ve geliştirilmesinde dikkate çekici bir alternatif olarak değerlendirilmektedir. Bu tez kapsamında fototermal olarak uyarılabilen ışığa duyarlı hidrojeller ve mikroiğneler, biyopolimer bazlı uyarana duyarlı hidrojeller ve mikroiğneler, biyopolimer temelli mikroiğneler ve 3D basılı hidrojeller, uyarana duyarlı elektro çekim tekniğiyle elde edilen nanolifler ve biyopolimer temelli kendiliğinden çapraz bağlanabilen çok işlevli polimerik lifler kontrollü olarak ilaç veya biyomolekül salım uygulamaları için geliştirildi. İlk bölümde, indirgenmiş grafen oksit içeren ışığa duyarlı hidrojeller ve mikroiğneler hedefli ilaç veya biyomolekül iletim sistemleri için geliştirildi. Dekstran veya biyomolekül (BSA-serum albümin protein) içeren yakın kızılötesi ışık (NIR) ile fototermal olarak uyarılan hidrojeller ve mikroiğnelerden kontrollü terapötik ajanların salımı gerçekleştirildi. İkinci bölümde uyarana duyarlı hidrojeller mikroiğneler jelatin türevleri ve disülfit bağları içeren PEG temelli polimerden elde edildi. BSA biyomolekülü içeren hidrojel ve mikroiğneler harici olarak uyarılarak indirgen bir ortamda biyolojik ajanlarının salımı gerçekleştirildi. Üçüncü bölümde furan ve maleimit grupları içeren jelatin türevleri ile Diels–Alder kimyasından faydalanılarak biyopolimer temelli hidrojeller tasarlandı. Ayrıca, işlevsel jelatin türevlerinin 3D basılı hidrojeller ve mikroiğne yapımında kullanılmasıyla farklı uygulama alanlarındaki potansiyelleri araştırıldı. Dördüncü bölümde uyarana duyarlı elektro çekim nanolifler yakala-ve-bırak sistemleri ve antibakteriyel kaplamalar için geliştirildi. Piridil disülfit (PDS) içeren kopolimerlerden nanoliflerin üretiminde ve malzemenin floresan boya, antibakteriyel peptit ve protein ile çok işlevsel kullanımına yönelik uygulamaları için faydalanıldı. Son bölümde, biyopolimer temelli kendiliğinden çapraz bağlanabilen elektro çekim polimerik fiberler jelatin türevlerinden elde edildi ve çok yönlü kullanım potansiyelleri araştırıldı.
Özet (Çeviri)
Stimuli-responsive polymeric biomaterials can be evaluated as a remarkable alternative for optimizing patient-centric care while possessing custom-designed treatment capabilities that involve dynamic responsiveness. In the scope of this thesis, five different chapters containing photothermally active light-responsive hydrogels and microneedles, biopolymer-based stimuli-responsive hydrogels and microneedles, biopolymer-based microneedles and 3D-printed hydrogels, stimuli-responsive electrospun nanofibers, and biopolymer-based in-situ crosslinked multifunctional polymeric fibers were fabricated for on-demand macro/biomolecule delivery systems. For the first part, the fabrication of reduced graphene-oxide (rGO) embedded light-responsive hydrogels and microneedles for targeted macro/biomolecule delivery systems. Dextran or biomolecule (BSA) loaded photothermally activable hydrogels and microneedles were exposed to near infrared light (NIR) for controlled therapeutic agent release. In the second part, stimuli-responsive hydrogels and microneedles were designed using functionalized gelatin derivative and disulfide-containing PEG-based polymer. BSA-loaded hydrogels and microneedles were externally triggered and released their cargo molecule in a reductive environment. For the third part, gelatin was functionalized with furan and maleimide reactive handles and exploited for the fabrication of biopolymer-based hydrogels by harnessing Diels–Alder. The application potential of the functionalized polymers was expanded with different materials, such as 3D-printed hydrogels and microneedles. In the fourth part, stimuli-responsive electrospun nanofibers were improved as catch-and-release platforms and antibacterial coatings. Pyridyl disulfide (PDS)-containing copolymers were utilized for the fabrication of nanofibers and exploited for the multifunctionality of the platform by modifying with fluorescent dye, antibacterial peptide, and protein for bio-immobilization. In the last part, biopolymer-based in-situ crosslinked electrospun polymeric fibers were fabricated by utilizing functionalized gelatin derivatives, and their multifunctionality and reusability potentials were examined.
Benzer Tezler
- Modified hydrogels based on N,N-dimethylaminoethyl methacrylate: Synthesis, characterization and mechanical properties
N,N-dimetilaminoetil metakrilat esaslı modifiye hidrojeller: Sentez, karakterizasyon ve mekanik özellikler
TAYYİBE ÇELİK
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NERMİN ORAKDÖĞEN
- Yapay kas uygulamaları için nanokompozit malzeme geliştirilmesi
Development of nanocomposite material for artificial muscle applications
AYŞE KÜBRA AYDINALEV
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELEK MÜMİNE EROL TAYGUN
- Stimuli-responsive polymeric biomaterials for therapeutic applications
Terapötik uygulamalar için uyarici-duyarli polimerik biyomateryaller
AYSUN DEĞİRMENCİ
Doktora
İngilizce
2023
Polimer Bilim ve TeknolojisiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RANA SANYAL
PROF. DR. AMİTAV SANYAL
- Processing of polylactide nanofibrous and film structures: Effects of polymer blending and bio-additives on structure-property relationships
Polilaktit nanolif ve film yapılarının işlenmesi: Polimer karışımı ve biyo-katkıların yapı-özellik ilişkileri üzerine etkisi
HANDAN PALAK
Doktora
İngilizce
2025
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BURÇAK KARAGÜZEL KAYAOĞLU
- Mekanik olarak dayanıklı tek-, çift- ve üç-ağ yapılı fibroin kriyojellerinin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of mechanically durable single-, double- and triple-network fibroin cryogels
BERKANT YETİŞKİN