Spatiotemporal formation of calcium phosphate liesegang patterns in agarose-gelatin blend hydrogels
Agaroz-jelatin karışımı hidrojellerde kalsiyum fosfat liesegang desenlerinin uzam-zamansal oluşumu
- Tez No: 982394
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BİLGE BAYTEKİN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Liesegang desenleri (LDler), doğada ve yapay ortamlarda, denge dışı koşullarda, iyonların eş zamanlı difüzyonu ve reaksiyonu sonucu oluşan periyodik yapılardır. Desen oluşumunun mekanizmasını ve deneysel parametrelerin desen oluşumu üzerinde etkisini anlamak için bu yapıların keşfinden günümüze kadar birçok çalışma yürütülmüştür. Diğer taraftan, biyomineralizasyon, inorganik maddelerin organik matrisler tarafından kontrollü çekirdeklenmesini, büyümesini ve oryantasyonunu içeren bir süreçtir. Doğada yaygın bulunan biyomineralizasyon süreçlerinden birisi de kemik ve mineler gibi insanlara ait sert dokuların önemli bir bölümünü oluşturan kalsiyum fosfatların mineralizasyonudur. Kalsiyum fosfatların biyolojik oluşumu üzerine çalışmak, diğer birçok kompleks biyolojik süreç ile birlikte gerçekleştiğinden zordur. Bu çalışmada, biyolojik ortamları taklit etmek için agarozun ve jelatinin değişen oranlarda karışımlarında, yapay kalsiyum fosfat Liesegang desenlerinin oluşturulması amaçlandı. Bu tür karışımlar, doğal iskeletlere olan benzerliklerinden dolayı biyomineralizasyon ortamlarını taklit etmek için etkili bir protein-polisakkarit iskeleti olarak görev yapabilir. Desen oluşumunun kimyasal anlayışı, kimliği ve morfolojiyi belirlemek gibi, biyokompozit seramik materyallerin ve implantların geliştirilmesi ve hastalıkların tedavisi gibi birçok uygulamada faydalı olabilir. Bu yüzden, minerallerin değişken parametrelere göre nasıl oluştuğunu ve adapte olduğunu anlamak için konsantrasyon, pH, ve sıcaklık gibi farklı deneysel koşullar altında ve hidrojel karışımı örneklerde oluşan kalsiyum fosfat ürünlerinin özellikleri incelendi. Araştırma, bant içi morfolojik değişimlerin olduğu hiyerarşik uzamsal düzeni ilk kez göstermesinin yanı sıra deneysel koşullara bağlı diğer birçok önemli gözlemi de ortaya çıkarmıştır. Bu yüzden, bu çalışmanın biyomineralizasyon sürecinin evrimsel yolunu anlamak, biyomimetik kompozit seramik materyaller geliştirmek, ayrıca çökelme ve mineralizasyon süreçlerinin temellerine katkıda bulunmak için yeni görüşler sunabileceği düşünülmektedir.
Özet (Çeviri)
Liesegang patterns (LPs) are periodic structures formed by the concurrent diffusion and reaction of ions under non-equilibrium conditions, occurring both in natural systems and artificial settings. Since their discovery, several studies have been conducted to understand the mechanism and the effect of experimental parameters on pattern formation. Biomineralization, on the other hand, is a process that involves controlled nucleation, growth, and orientation of inorganic compounds by organic matrices. One of the common biomineralization processes in nature is the mineralization of calcium phosphates (CaP), which makes up an important proportion of human hard tissues, such as bones or enamel. The biological formation of calcium phosphates is hard to study since they are accompanied by many other complex biological processes. In this work, we aim to create an artificial system of CaP LPs in agarose-gelatin blends in varying proportions to mimic biological media. Such blends can serve as effective protein-polysaccharide scaffolds to simulate biomineralization environments due to their close resemblance to natural scaffolds. The chemical understanding of pattern formation, e.g., determining the identity and the morphology, can be useful in many applications, such as developing biocomposite ceramic materials, implants, and curing some diseases. Therefore, properties of CaP products formed in blend hydrogel samples were investigated under different experimental conditions, such as concentration, pH, and temperature, to understand how minerals form and adapt under varying parameters. The study reveals a hierarchical spatial arrangement of morphological within-band variety for the first time, alongside many other crucial observations based on the changes in experimental conditions. Thus, we believe that this work might offer new insights into understanding the evolutionary pathway of the biomineralization process, developing biomimetic composite ceramic materials, as well as contributing to the fundamentals of precipitation and mineralization processes.
Benzer Tezler
- Tracking of intracellular calcium signals for segregation of single-cells
Tek hücre kümelenmesinde intersellüler kalsiyum sinyallerinin takibi
MÜGE ATIŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
BiyofizikKoç ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HALİL BAYRAKTAR
- Identification of bacilysin producer cells during biofilm formation in Bacillus subtilis
Bacillus subtilis'de olgunlaşmış biyofilm yapısında basilisin üreten hücrelerin belirlenmesi
EZGİ KOMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Mikrobiyolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. AYTEN YAZGAN KARATAŞ
- Fiziksel ve dijital müzelerde sergilenen eserlerde mekânsal hafıza oluşumunun irdelenmesi
An examination of the formation of spatial memory in works exhibited in physical and digital museums
BEYZANUR ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
MimarlıkYıldız Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NAZLI FERAH AKINCI
- Modeling of drug delivery by modifying tumor microenvironment
Tümör mikroçevresinin değiştirilmesiyle ilaç iletiminin modellenmesi
DEFNE YILMAZ
- Communication resists: Telegraph as a tool of resistance in the modern world
Direnen iletişim: Modern dünyada bir direniş aracı olarak telgraf
HÜSNİYE ESMA ÇELEBİOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
İletişim Bilimleriİstanbul Şehir ÜniversitesiKültürel Çalışmalar Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT MUTMAN