Elektro çekim (Elektrospinning) yöntemiyle üretilen poliester nanoliflerin medikal alanda kullanılabilirliklerinin araştırılması

Abstract

Bu çalışmanın amacı, biyolojik olarak bozunmayan polietilen tereftalat (PET) polimerinden elektro çekim yöntemi ile üretilen nanoliflerin medikal alanda kullanılabilirliklerinin incelenmesidir. Çalışma iki bölümden oluşmaktadır. Çalışmanın ilk bölümünde, elektro çekim yöntemi ile PET nanoliflerden oluşan yüzeylerin doku çatısı olarak kullanılabilirlikleri araştırılmıştır. Bu amaçla, öncelikle elektro çekim sistemine etki eden parametreler ve bu parametrelerin nanoliflerin inceliği üzerine etkisi belirlenmiş ve farklı konsantrasyon, besleme oranı ve sarım hızlarında nanolifli yüzeyler üretilmiştir. Üretilen yüzeylerin yüzey karakterizasyonu, taramalı elektron mikroskobu (SEM), atomik kuvvet mikroskobu (AFM), yüzey gözenekliliği analizleri ve temas açısı ölçümleri, mekanik karakterizasyonu ise kopma mukavemeti ve uzaması testleri ile gerçekleştirilmiştir. Hücre ekim işleminden önce yüzeyler etilenoksit (EO), otoklav (AU) ve ultraviyole (UV) yöntemleri ile sterilize edilmiş ve sterilize edilen yüzeyler SEM, AFM, yüzey gözenekliliği, temas açısı, kopma mukavemeti ve uzaması testleri, diferansiyel taramalı kalorimetri analizleri (DSC) ve Fourier transform infrared spektrometresi (FTIR) analizleri ile karakterize edilerek yüzeyler için en uygun sterilizasyon yöntemi araştırılmıştır. Daha sonra üretilen yüzeyler hücre ekimleri gerçekleştirilmiş ve hücre ekimi değerlendirmelerinden sonra uygun yüzeyler belirlenip, yüzeyler sodyumhidroksit (NaOH) ve plazma yöntemleri ile modifiye edilmiştir. Ayrıca vitamin katkılı ve soya proteini katkılı PET nanolifler üretilmiştir. Modifiye edilen yüzeyler üzerine fibroblast ve keratinosit hücrelerinin ekimleri yapılmıştır ve yüzeylere hücre tutunması/çoğalması değerlendirilmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde, biyolojik olarak bozunmayan polietilen tereftalat (PET) polimerinden elektro çekim yöntemi ile üretilen nanoliflerin ilaç salınım sistemi olarak kullanılabilirlikleri araştırılmıştır. Bu amaçla farklı molekül ağırlıklarında porojen maddeler kullanılarak PET nanoliflerden floresan boyarmadde veya vitaminin kontrollü salınım gerçekleştirilmiştir. Üretilen yüzeylerin salınım profilleri floresan spektrofotometresi, yüzey özellikleri SEM görüntüleri ve temas açısı ölçümleri ile incelenmiştir.

The aim of this study is to investigate the medical applications of non-biodegredable PET nanofibers produced by electrospinning. The study consists of two parts. In the first part, the use of electrospun PET nanofiber mats as tissue scaffolds were investigated. Therefore, electrospinning parameters and the effects of these parameters on fiber fineness were obtained. Then nanofibers with different concentrations, feed rates and collector rotation speeds were produced. Surface properties of the nanofiber mats were examined by scanning electron microscope (SEM), atomic force microscopy (AFM), surface porosity analyses and contact angle measurements; mechanical properties were obtained by breaking strength and elongation tests. Since, the mats have to be sterilized before cell culture studies, the surfaces were sterilized by mainly 3 different methods: ethylene oxide (EO), autoclave (AU) and ultraviolet (UV) methods. Sterilized surfaces were characterized by SEM, AFM, surface porosity, contact angle measurement, breaking strength and elongation test, differential calorimetry (DSC) and Fourier transform infrared spectrometry (FTIR) analyses were performed and the most appropriate sterilization method for the nanofiber mats was investigated. Then, cell culture studies were carried out. After cell culture studies, cell attachment and proliferation on the nanofiber mats were observed and the most suitable surfaces were determined for cell attachment. In order to facilitate cell attachment on the surfaces, the surfaces were modified by sodium hydroxide (NaOH) treatment and plasma methods. Moreover, PET nanofibers were produced with the addition of vitamin and soy protein. Fibroblast and keratinocyte cells were cultured on modified surfaces and cell attachment/proliferation was evaluated. In the seond part of the study, the use of non-biodegredable electrospun PET nanofibers as drug delivery systems was investigated. Therefore, controlled release of fluorescent dye or vitamin from PET nanofibers was achieved by porogens with different molecular weights. Release properties of the mats were tracked by fluorescent spectroscopy. Surface properties were characterized by SEM studies and contact angle measurements.