Metal organik kafes yapılar ile modifiye edilmiş implantların hazırlanması ve karakterizasyonu

Abstract

Kemik doku kayıpları, travma, tümör rezeksiyonu veya dejeneratif hastalıklar gibi çeşitli nedenlerle ortaya çıkabilmektedir. Kemik dokusunda meydana gelen bu sorunlar mevcut tedavi yöntemleri ile etkili olarak çözümlenemediği ve sağlık sektöründe yük oluşturduğu için yenilikçi tedavi yöntemleri geliştirmeyi amaçlayan kemik doku mühendisliği yaklaşımları giderek ön plana çıkmaktadır. İmplant malzemesi olarak üstün mekanik özellikleri ve biyouyumlulukları nedeniyle tercih edilen titanyum ve titanyum alaşımlarında yüzey biyointegrasyonu sınırlı kalabilmekte ve uzun vadede transplantasyonun başarı oranlarını olumsuz etkileyebilmektedir. Bu tez çalışmasında titanyum yüzeylerin osteojenik etkinliğini artırmak için çinko (Zn) ve zirkonyum (Zr) iyonları içeren metal organik kafes (MOF) yapıları ile fonksiyonelleştirilmiş yüzey modifikasyonu stratejisi geliştirilmesi amaçlanmıştır. Titanyum yüzeyler öncelikle alkali ısıl işlem ile aktive edilmiş, ardından polidopamin (PDA) kaplaması ile fonksiyonelleştirilmiştir. Zn iyonu içeren ZIF-L ve Zr iyonu içeren UiO-66 nanokristalleri üzerinde büyütme ve süspansiyon yoluyla kaplama yöntemleri kullanılarak titanyum yüzeylere kaplanmıştır. Nanokristallerin antibakteriyel aktivite belirlemek amacıyla gerçekleştirilen deneylerde test edilen suşlar üzerinde UiO-66 nanokristallerinin antibakteriyel etkisinin olmadığı görülmüştür. ZIF-L nanokristalinin kaplı olduğu titanyum implantlarının antimikrobiyal aktivitesi de test edilmiş ve toz halinin antibakteriyel aktivitesi ile tutarlı sonuçlar alınmıştır. MC3T3-E1 hücre hattı kullanılarak gerçekleştirilen in vitro hücre kültür çalışmalarında ZIF-L ve UiO-66 nanokristallerinin doğrudan titanyum yüzeyinde büyütüldüğü örneklerin yüksek toksisite gösterdiği gözlemlenmiş ve iyi hücre adezyonu ve morfolojisinin %10 (a/h) UiO-66 örneklerde olduğu görülmüştür. Sonuç olarak, ZIF-L'nin antibakteriyel etkinliği umut verici olmakla birlikte biyouyumluluk açısından sınırlayıcı olduğu belirlenmiştir. Buna karşın süspansiyon yoluyla UiO-66 nanokristalinin kaplandığı yüzeyler, düşük sitotoksisite ve osteoblastlar ile uyumlu etkileşimi sayesinde kemik implant uygulamaları için daha uygun bir malzeme olarak öne çıkmaktadır.