Katalog

Elektroeğirme Yöntemi ile Üretilen Nanoiplik Yapılı Kompozitlerin Biyomedikal Kullanımı Yrd.Doç.Dr. Nihal Sarıer (İst. Kültür Üniversitesi), Prof.Dr. Emel Önder (İst. Teknik Üniversitesi) Ç ok eski çağlardan beri insan toplulukları yaşamlarını sürdürürken doğayı taklit etmişlerdir. Bugün biyomimetik olarak adlandırdığımız bu süreçte, doğaya özgü modeller, sistemler, olaylar, canlı ve cansız varlıkların özellikleri, doğanın sorunlarla başa çıkma yöntemleri ayrıntılı olarak incelenir. Daha sonra doğadan ilham alınarak, onun yaptığına benzer reçeteler ve süreçler yazılır, bunlar deneysel olarak incelenir. Başarılı sonuçlar özellikle biyomalzeme, biyomekanik, ilaç, elektronik, inşaat ve teknik tekstil alanlarında sıra dışı ürünler ve yeni yöntemler olarak karşımıza çıkar, yaşam kalitemizi yükseltir. Yapıları birbirine benzemeyen, dolayısı ile mekanik özellikleri farklı iki biyolojik malzemenin birbirine bağlanması çok ilgi çekici ve önemli bir problemdir. Bu problemi doğa, mekanik özellikleri değişim gösterebilen bir arayüz oluşturarak kolayca aşmaktadır. Tendonlar Şırınga pompası Şırınga İğne Cam beher İnce metal çerçeve üzerinde oluşturulmuş nanoiplik dokulu hasır Yapay olarak hazırlanmış normalden 10 kat derişik vücut sıvısı ŞEKİL 1: Elekroeğirme ile nanoiplik hasar yapısının oluşturulması ve kalsiyum fosfat kristallerinin biriktirilmesi ile nanokompozit eldesi CBT 1172 / 12 4 Eylül 2009 (yumuşak bir malzeme) ile kemikleri (sert bir malzeme) birbirine bağlayan dokular bu türden malzemelerdir. Ancak, yaralanmış dokularda durum çok farklıdır. Tendonları kemiğe bağlamak üzere yapılan ameliyatlar çoğunlukla başarılı olmaz, çünkü iyileşme sürecinde tendonlarla kemik dokunun kaynaşmasını sağlayan arayüz, yaralanmadan önce var olan mekanik özelliklere ulaşamaz. Son yıllarda, doğal ve yapay polimer esaslı araştırmalarda geliştirilmiş olan bir yöntem elektroeğirme (electrospinning) yöntemidir. Bu yöntemle nanometre çapında ( çapı 109 cm ya da 0.001 mikrometre olan iplik) nanoiplik elde edilebilir. Bu konu ile ilgili en yeni araştırma çalışmalarından birisi insan vücudunda var olan kollagen yapılı bağ dokuyu taklit edebilecek mine ral içeriği arttırılmış ve nanoiplikten üretilmiş taşıyıcı sistemlerin geliştirilmesi olmuştur. Nanoiplik dokulu bir hasır (mat) üretilmesi için birinci şekilde görülen düzenek oluşturulur. Kolagenin hidrolizi ile elde edilen jelâtin özel bir teknikle bir çözücünün içinde çözülerek normalden 10 kat derişik vücut sıvısı benzeri bir karışım hazırlanır ve bir şırıngaya doldurulur. Şırınga düşey olarak bir desteğe sabitlenir. Düzeneğe bağlı bir güç kaynağı yardımı ile 910 kV luk elektrik alan yaratılarak, sıvı damlaların kılcal iğne ucundan dışarıya çıkması ve ortama nano boyutta saçılması sağlanır. Böylece titanyum çerçeve üzerinde biriken nano iplikten ince bir hasır elde edilmesi mümkün olur. Daha sonra, kemik dokunun esasını oluşturan kalsiyum fosfatın [Ca3(PO4)2] seyreltik çözeltisi hazırlanarak, yine elektrik alan içinde nano iplikten hasır üzerinde aşağıdan yukarıya doğru giderek azalan miktarda kristalleneŞekil 2 Titanyum çerçeve üzerinde nanoiplik birikimi. Dokuların in vitro (canrek birikmesi sağlanır. Elektrik alan şiddetini, sız ortamda) oluşmasından 42 gün sonra çekilen Fluoresan fotoğrafı. b) Bir ortamın sıcaklığını ve bazikliğini değiştirerek fareye yerleştirilen nanodokunun implantasyondan 4 hafta sonra röntgen filfarklı uzunluk, çap, hacim ve gözenek dağılı mi. c ve d) İn vivo (canlı vucüdunda) büyüyen dokuların 4 hafta sonra SEM fotoğrafları. (Chem. Mater.2007) mında nanokompozit malzeme elde edilebilir ( ekil 1). Tıbbi uygulamalarda, ortopedik Özellikle diz kemiği, kalça ve diş protezlerinin improtezin üzerine yerleştirilecek bir alıcı ile tendon ve plantasyonu, damar tıkanıklıklarını açmakta kullanılan kemiğin kaynaşmasında yeni nanodokunun etkisi izlesten yapımı için umut vadeden yeni, ucuz, toksik etkisi nebilecektir. bulunmayan, insan vücudu ile uyumlu, ultraviyole ışınTendon ve kemik dokuların kaynaşmasını sağlayala, su ya da etil alkolle kolayca sterilize edilebilen bu bilecek bir hasır üretmek üzere yapılan başka bir nanomalzeme grubunun biyomedikal endüstrinin kapınanokompozit çalışmasında, Titanyum Dioksitin sını çalmakta olduğu söylenebilir. (TiO2) bazik ortamda doygun bir çözeltisi hazırlanır. Titanyum içeren bir polimer karışımdan elekKaynaklar: troeğirme yöntemi ile hazırlanan ince bir çerçeve üzNanofiber Scaffolds with Gradations in Mineral Content erinde 160250 °C sıcaklıkta, 210 saat süre ile TiO2 for Mimicking the TendontoBone Insertion Site. Xiaoran Li, Jingwei Xie, Justin Lipner, Xiaoyan Yuan, Stavros yavaş yavaş çökelmesi ve makrogözenekli, süngerimsi Thomopoulos, Younan Xia. Nano Letters 2009 9 (7), 2763bir yapı oluşması sağlanır. Nanodoku olarak da isimlendirilen bu nanokompo 2768. Biomimetic nanofibrous gelatin/apatite composite scaffolds zitin mekanik özelliklerinin tendonkemik ara yüzünün for bone tissue engineering. Xiaohua Liu, Laura A. Smith, Jiang sahip olması gereken mekanik özellikleri taşıdığı belirHu, Peter X. Ma.. Biomaterials 2009 30, 2252–2258. lenmiş, nanodokunun bir fareye implantasyonundan Multifunctional Nanowire Bioscaffolds on Titanium. dört hafta sonra çekilen röntgen filimlerinde ve Wenjun Dong,, Tierui Zhang,, Joshua Epstein,, Lisa Cooney,, Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) görüntülerinde Hong Wang,, Yanbin Li,,, YingBing Jiang,, Andrew Cogbill,, Vijay Varadan,, and, Z. Ryan Tian.Chemistry of Materials 2007 tendon ve kemik bağlantısının başarı ile tamamlandığı 19 (18), 44544459. gözlenmiştir ( Şekil 2).