Biyomedikal Uygulamalara Yönelik Sitrik Asit-Peg Modifiye Aljinat Hidrojellerin Yeşil Sentezi Ve Karakterizasyonu

Abstract

Aljinat, (1-4)-β-D-mannuronik asit (M) ile (1-4)-α-L-guluronik asit (G) monomerlerinden oluşan biyobozunur, lineer bir kopolimer olup tipik olarak yara iyileşmesi, ilaç dağıtımı ve doku mühendisliği uygulamaları dâhil olmak üzere biyomedikal alanda kullanılan doğal bir polisakkarittir ve hidrojel formunda kullanılmaktadır. Çapraz bağlamanın türü ve yoğunluğu, hidrojelin fizikokimyasal ve mekanik özelliklerini belirleyen ana parametrelerdir. Ancak, kullanılan çapraz bağlama reaktiflerinin çoğu genellikle toksik olduğu için gelişmiş modifikasyonlar gerektirmekte ve uygulanabilirliklerini sınırlamaktadır. Aljinatın Ca2+ ve Ba2+ gibi iki değerlikli katyonların varlığında fiziksel hidrojeller oluşturduğu bilinmektedir. Ancak, sulu çözeltilerinde mekanik olarak kararsız olması bu hidrojelin kullanım alanlarını sınırlandırmaktadır. Dahası, aljinat memeli hücreleriyle moleküler düzeyde belirli etkileşimlere girmemesi nedeniyle zayıf hücre tutunması ve çoğalması sergilemektedir. Bu bağlamda, aljinat için yüksek oranda biyouyumlu, toksik olmayan, kararlı, hızlı jelleşmeyi engellemeyen ve düşük maliyetli çapraz bağlama ajanlarına ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tez çalışmasında, çapraz bağlayıcı sistem olarak kafein katalizli sitrik asit-polietilen glikol veya polipropilen glikol kullanılarak tamamen yeşil sentez yöntemiyle aljinat temelli 3B hidrojel iskeleleri hazırlanmıştır. Hidrojellerin termal kararlılığı, su tutma ve reolojik özellikleri ile basınç dayanımı incelenmiş ve çapraz bağlayıcı konsantrasyonu değiştirilerek optimize edilmiştir. Çapraz bağlayıcı konsantrasyonunun artırılması, hidrojelin termal stabilitesinin iyileşmesine, iskelelerin gözenekliliğinin azalmasına ve şişme kapasitesinin düşmesine yol açmıştır. Polietilen glikol ve polipropilen glikol ile çapraz bağlanmış hidrojeller benzer kimyasal özellikler gösterirken, fiziksel ve mekanik özellikleri farklılık göstermiştir. Geliştirilen hidrojel iskeleleri hem kuru hem de şişmiş halde iken önemli bir hasar almadan basınç deformasyonuna dayanabilmiş ve basınç kaldırıldığında ilk şekillerini geri kazanabilmişlerdir. Bu durum hidrojellerin belirli bir şekil kurtarma özelliğine sahip olduklarını göstermektedir. Diğer yandan, polietilen glikol esaslı çapraz bağlayıcının yüksek konsantrasyonda kullanımının basınç dayanımında önemli bir azalmaya yol açtığı, polipropilen glikol kullanımının ise basınç dayanımında düzenli bir artışa yol açtığı bulunmuştur. In vitro biyolojik çalışmalar ise iskelelerin hücreler ve kan ile yüksek biyouyumluluk gösterdiğini ortaya koymuştur. Sonuç olarak, bu çalışma ile biyouyumlu aljinat temelli 3B iskelelerin hazırlanması için alternatif kimyasal yeşil bir yöntem sunulmuştur.