Kemik doku mühendisliği için bor katkılı biyoseramik/PVDF-PCL kompozit iskelelerin geliştirilmesi ve in-vitro etkinliğinin belirlenmesi - Mutlu, Büşra (Bursa Teknik Üniversitesi, 2025)
Sunulan tez çalışmasında, sentezlenen kalsiyum fosfat ve kalsiyum silikat esaslı biyoseramik tozların bor ile katkılandırılması, katkılı tozların poliviniliden florür ve polikaprolaktona dahil edilmesi ile çözücü olmayan indüklenmiş faz ayrımı ve ardından dondurarak kurutma yöntemleri kullanılarak çok çeşitli özelliklerde membran doku iskelelerinin üretimi ve kemik rejenerasyonunu destekleyen alternatif iskelelerin kemik doku oluşturma potansiyellerinin değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaca yönelik olarak tez çalışmasının ilk bölümünde, bor katkılı bifazik kalsiyum fosfat tozları ıslak kimyasal yöntem ve ısıl işlem proseslerini içeren ardışık yöntem ile sentezlenmiştir. Sentezlenen tozların morfolojisi taramalı elektron mikroskobu ile incelenmiş, kimyasal yapısı X-ışını kırınımı analizi ile doğrulanmış, parçacık boyut analizi ve yoğunluk ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen farklı oranlarda bor katkılı bifazik kalsiyum fosfat tozlarının poliviniliden florüre dahil edilmesiyle kompozit iskeleler üretilmiş ve üretilen iskelelerin yapısal, morfolojik, termal, mekanik ve biyolojik karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde, çözücü olmayan indüklenmiş faz ayrımı yöntemiyle üretilen seçilen oranda bor katkılı bifazik kalsiyum fosfat ve poliviniliden florür içeren iskelelerde önemli bir üretim parametresi olan koagülasyon banyo sıcaklığının iskelelerin morfolojisi, kristalliği, ?-faz oluşumu, mekanik ve biyolojik özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Çalışmanın üçüncü bölümünde ise, bor katkılı bağdadit tozları sol-jel ve ısıl işlem proseslerini içeren ardışık yöntem ile sentezlenmiş ve karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen bor katkılı bağdadit tozlarının, seçilen koagülasyon banyo sıcaklığında çözücü olmayan indüklenmiş faz ayrımı yöntemiyle üretilen poliviniliden florür esaslı iskeleler üzerindeki etkileri çeşitli karakterizasyonlar ile değerlendirilmiştir. Seçilen oranda bor katkılı bağdadit tozlarının poliviniliden florür ile birlikte polikaprolakton esaslı kompozit iskeleler üzerindeki etkileri, çeşitli testler ile incelenmiştir. Bor katkılı biyoseramik tozlar, kompozit doku iskelelerinin yapısal, morfolojik, termal, mekanik ve biyolojik özelliklerini önemli ölçüde etkilemiştir. Sentezlenen tozlar ile polimer matris arasındaki moleküler etkileşimler ve kimyasal bağların varlığı gösterilmiştir. Üretilen tüm kompozit iskelelerin gözenek yapılarının görülen sınırlar içinde olduğu gözlenmiştir. İskelelerin mekanik dayanımının doğal kemikle mekanik olarak uyumlu olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca, sentezlenen tozların kompozit iskelelere dahil edilmesi, gösterdikleri in vitro biyoaktivite ile kompozit iskelelerin apatit büyüme kapasitesini önemli ölçüde desteklediğini ortaya koymuştur. Kompozit iskelelerin in vitro sitotoksisite olmaksızın hücre canlılığı ve çoğalmasını desteklediği, hücre yapışma afinitesi ve biyouyumluluğunun saf poliviniliden florür esaslı iskelelerden daha yüksek olduğu, gerçekleştirilen ileri in vitro testler ile gösterilmiştir. Sonuç olarak, üretilen membran formundaki poliviniliden florür esaslı kompozit doku iskelelerinin, iskele malzemesinden beklenen özellikleri karşılama potansiyelinin yüksek olduğu ve kemik doku mühendisliği uygulamaları için alternatif bir yapı olarak kullanılabileceği değerlendirilmiştir.

In the presented thesis study, membrane scaffolds with different properties by doping boron to synthesized calcium phosphate and calcium silicate-based bioceramic powders incorporating the powders into polyvinylidene fluoride and polycaprolactone were produced. The aim was to evaluate the bone tissue formation potential of alternative scaffolds that support bone regeneration produced using non-solvent induced phase separation and then freeze drying methods. For this purpose, in the first chapter of the thesis, boron doped biphasic calcium phosphate powders were synthesized by a sequential method including wet chemical technique and heat treatment processes. The morphology of the synthesized powders was examined by scanning electron microscope, the chemical structure was confirmed by X-ray diffraction analysis, particle size analysis and BET density measurements were performed. Composite scaffolds were produced by adding the synthesized boron doped biphasic calcium phosphate powders into polyvinylidene fluoride at different ratios, and structural, morphological, thermal, mechanical and biological characterizations of the scaffolds were performed. In the second chapter of the study, the effects of coagulation bath temperature, which is an important production parameter, on the morphology, crystallinity, ?-phase formation, mechanical and biological properties of scaffolds containing boron-doped biphasic calcium phosphate and polyvinylidene fluoride produced by non-solvent induced phase separation method were investigated. In the third chapter of the study, boron-doped baghdadite powders were synthesized and characterized by a sequential method including sol-gel and heat treatment processes. The effects of the synthesized boron-doped baghdadite powders on polyvinylidene fluoride-polycaprolactone scaffolds produced by non-solvent induced phase separation method at the selected coagulation bath temperature were evaluated with various characterizations. The effects of boron-doped baghdadite powders on composites were also investigated with more detailed in vitro tests. Boron-doped bioceramic powders significantly affected the structural, morphological, thermal, mechanical and biological properties of composite scaffolds. The molecular interactions and chemical bonds between the synthesized powders and the polymer matrix were demonstrated. It was observed that the pore structures of all the produced composite scaffolds were within the observed limits. It was determined that the mechanical strength of the scaffolds was mechanically compatible with native bone. In addition, the incorporation of the synthesized powders into the composite scaffolds revealed that the in vitro bioactivity significantly supported the apatite growth ability of the composite scaffolds. It was shown that by further in vitro tests the composite scaffolds supported cell viability and proliferation without cytotoxicity, and that the cell adhesion affinity and biocompatibility were higher than those of pure polyvinylidene fluoride-based scaffolds. As a result, it was evaluated that the produced membrane form polyvinylidene fluoride-based composite scaffolds have a high potential to meet the expected properties of the scaffold material and can be used as an alternative structure for bone tissue engineering applications.
Development of boron-doped bioceramic/PVDF-PCL composite scaffolds for bone tissue engineering and determination of in-vitro efficacy
Keywords: Biyomühendislik; Bioengineering ; Metalurji Mühendisliği