Manufacturing and Characterization of Peptide Coated Polylactic Acid Based Composites for Various Medical Applications

Within the scope of this thesis, PLA-based composites have been developed and coated with peptide to increase biocompatibility for temporary implant applications and PLA biocomposite materials have been produced. HA and β-TCP were used as additive materials, and PLLA and PDLA polymers were used as polymer matrix. The main purpose is to obtain the composite with the best mechanical properties and to improve the biocompatibility properties as a result of coating this final material with peptide. In the first stage, 10% HA (PLA-10 HA), 10% β-TCP (PLA-10TCP) and 5% HA + 5% β-TCP (PLA-5TCP-5HA) are added into the PLLA matrix material and the composite materials are mechanical, thermal and thermal, crystallographic, morphological and toxicological properties were investigated. As a result of the mechanical analysis, the highest value was obtained in PLA-10HA, and similar results were obtained with the mechanical properties of the PLA-5TCP-5HA hybrid composite. In the results of the cytotoxicity test, the viability was obtained in the PLA- v 5TCP-5HA hybrid composite with an increase of approximately 60% compared to the extruded undoped polymer. 5% HA + 5% β-TCP was chosen as the additive ratio, since it has mechanically similar properties to PLA-10HA and shows the highest increase in viability. In the second stage, PLLA/PDLA blends containing varying proportions of PDLA were produced in order to further improve the mechanical properties. In the mechanical analysis results, it was seen that the blend (2.5PDLA) containing 2.5% PDLA had the best properties. 2.5PDLA increased the tensile strength of pure PLLA by about 5%. Addition of 5TCP-5HA decreased the Tc, Tm1 and Tm2 values by 2 to 5 ⁰C. Highest tensile strength was obtained at 2.5PDLA-5HA-5TCP. An approximately 27% increase in tensile strength of PLLA was obtained with the final composition, 2.5PDLA-5HA-5TCP. PLLA-based composite material functionalized with EEEEEE peptide possessed more potential on triggering osteogenesis of hmscsBu tez kapsamında PLA bazlı kompozitler geliştirilip peptit ile kaplanarak geçici implant uygulamalarına yönelik biyouyumluluğu arttırılmış ve PLA biyokompozit malzemeler üretilmiştir. Katkı malzemesi olarak HA ve β-TCP, polimer matris olarak ise PLLA ve PDLA polimerleri kullanılmıştır. Ana amaç en iyi mekanik özelliklere sahip kompozitin elde edilmesi ve bu nihai malzemenin peptit ile kaplanması sonucunda biyouyumluluk özelliklerinin geliştirilmesidir. İlk aşamada PLLA matris malzemesi içerisine %10 HA (PLA-10 HA), %10 β-TCP (PLA-10TCP) ve %5 HA+%5 β-TCP (PLA-5TCP-5HA) eklenerek elde edilen kompozit malzemelerin mekanik, termal, kristalografik, morfolojik ve toksikolojik özellikleri incelenmiştir. Mekanik analizler sonucunda en yüksek değer PLA-10HA’da elde edilmiş, PLA5TCP-5HA hibrit kompozitinin mekanik özellikleri ile benzer seviyede sonuçlar elde edilmiştir. Sitotoksisite testi sonuçlarında ise canlılık ekstrüde edilmiş katkısız polimere kıyasla yaklaşık %60 artış ile PLA-5TCP-5HA hibrit kompozitinde elde edilmiştir. Mekanik açıdan PLA-10HA ile benzer özelliklere sahip olduğundan ve canlılıkta en yüksek artışı göstermesinden dolayı katkı oranı olarak %5 HA+%5 βTCP seçilmiştir. İkinci aşamada mekanik özellikleri de daha da geliştirmek amacıyla değişen oranlarda PDLA içeren PLLA/PDLA blendlerinin üretimleri vii gerçekleştirilmiştir. Mekanik analiz sonuçlarında %2,5 PDLA içeren blend (2.5PDLA) oranının en iyi özelliklere sahip olduğu görülmüştür. 2.5PDLA saf PLLA’nın çekme mukavemetini yaklaşık %5 oranında artırmıştır. 5TCP-5HA eklenmesi Tc, Tm1 ve Tm2 değerlerini 2 ila 5 ⁰C azaltmıştır. En yüksek çekme mukavemeti 2.5PDLA-5HA5TCP'de elde edilmiştir. Nihai bileşim olan 2.5PDLA-5HA-5TCP ile PLLA'nın çekme mukavemetinde yaklaşık %27'lik bir artış elde edilmiştir. EEEEEE peptidi ile işlevselleştirilmiş PLLA bazlı kompozit malzeme, hMSC'lerin osteogenezini tetikleme konusunda daha fazla potansiyele sahiptir

Development and Characterization of Graphite Nanoplate Reinforced Ultra High Molecular Weight Polyethylene Based Nano-Composite Materials

Bu çalışmada, 0, 0.02, 0.05, 0.1 ve %0.15 ağırlık oranlarında grafit (Gr) ve ultra yüksek molekül ağırlıklı polietilen (UHMWPE) etanol içerisinde dağıtılarak grafit takviyeli UHMWPE nano-kompozit malzemeler üretilmiştir. UHMWPE ve Gr takviyeli kompozit malzemelerin termal performansları termogravimetrik analizler ile tespit edilmiştir. ULMWPE ve kompozit malzemelerin kimyasal yapısı Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopi ile incelenmiştir. Bunlara ek olarak; Gr katkısının polimerin çekme özellikleri, yüzey pürüzlülüğü, yoğunluk ve sertlik üzerine etkileri incelenmiştir. Bu sonuçlara göre, Gr eklendikçe kompozit malzemelerin maksimum bozunma sıcaklıkları fazla etkilenmemek ile birlikte elastisite modülü ve sertlik artmakta, yüzey pürüzlülüğü düşmektedir. Çekme dayanımı ise ağırlıkça %0.1 Gr katkı oranına kadar artmakta bu orandan sonra düşmektedir.In this study, graphite filled ultra high molecular weight polyethylene nano-composite materials were produced by dispersing 0, 0.02, 0.05, 0.1 and 0.15wt % graphite (Gr) and ultra high molecular weight polyethylene(UHMWPE) in ethanol. the thermal performances of UHMWPE and Gr filled composite materials were determined by thermogravimetric analysis. the chemical structure of UHMWPE and composite materials was investigated by Fourier Transform Infrared Spectroscopy. Additionally; the effects of Gr on the tensile properties, surface roughness, density and hardness of polymer were investigated. According to these results, as the graphite is added, the maximum degradation temperatures of the composite materials are not affected much, and the modulus of elasticity and hardness increase and the surface roughness decreases. the tensile strength increased with the addition of Gr up to 0.1wt %, but decreased with the further increase of Gr weight fraction

Uyumlaştırıcı Kimyasalla Güçlendirilmiş Nanoselüloz-Polipropilen Nanokompozitleri

Nanoselüloza olan talep giderek artmasıyla, bu önemli materyal uyumlaştırma kimyasallarıyla polipropilen matrikslerin güçlendirilmesinde kullanılmaktadır. Polipropilen (PP)-selüloz nanofibril (CNF) ve Fusabond Hibrit kompozitler çift vidalı ekstruder kullanılarak hazırlanmıştır. Ticari uyumlaştırıcı kimyasal PP/CNF kompozitlerinin mekanik özelliklerini iyileştirmek için kullanılmıştır. Buradaki esas zorluk, PP ve CNFs arasında uyumlu bağları oluşturmak ve polimer matriks içerisinde CNFs iyi bir dağılımını elde etmektir. Çeşitli oranlarda uyumlaştırma kimyasalı PP ve CNFs arasında yüzeyler arası bağlanmayı iyileştirmek için incelendi. Kompozitlerin FTIR karekterizasyonu polipropilen ve selüloz nanfibrilin yüzeyler arası yapışmasını belirlemek için gerçekleştirildi. Polipropilen/selüloz nanofibril kompozitlerinin mekanik ve morfolojik özellikleri üzerinde uyumlaştırıcı kimyasalın etkisi sırasıyla çekme testi, dinamik mekanik analiz ve SEM resimleriyle çalışıldı. En Kompozitlerin en iyi mekanik özellikleri, saf polipropilen (14.45 MPa, 0.570 GPa) ile karşılaştırıldığında 19.99 MPa (çekme direnci) ve yaklaşık %87 iyileşme gösteren 1.067 GPa (Young’s modülü) idi. Kırılma morfoloji incelemesi PP matriks içerisinde uyumlaştırıcı kimyasal ilavesi (0.1 wt%) durumunda CNFs’nin iyi dağılımı sağlandı. TGA sonuçları PP/CNF kompozitlerinin termal kararlılığını değiştirmediğini gösterdi, buna karşın muamelesiz PP/CNF Kompozitleriyle karşılaştırıldığında muamele edilmiş kompozitlerde hafif artış kaydedildi