Gözenekleri Mikro-Organojel Yüklü Ve Mekanik Özellikleri Sıcaklık İle Değişebilen Akıllı Fibroin Kriyojelleri

Abstract

Doğal bir polimer olan fibroin, ipek ve örümcek ağı gibi biyolojik liflerin yapısında bulunan bir proteindir.Fibroin, üstün biyouyumluluk ve biyobozunurluk özelliklerinin yanı sıra olağanüstü mekanik özellikleresahip olması sebebiyle birçok biyolojik ve cerrahi uygulamada kullanılmaktadır [1]. Örneğin makrogözeneklifibroin kriyojelleri, MPa mertebesindeki mekanik özellikleri ve ayarlanabilir gözenek morfolojisiyle bu tarzuygulamalar için en uygun fibroin esaslı biyomalzemelerden birisidir [2,3]. Sulu fibroin çözeltisinin sıfırınaltındaki sıcaklıklara maruz bırakılması ile üretilen bu kriyojeller, her ne kadar mekanik olarak üstünözelliklere sahip olsalar da şekil hafıza ve dışarıdan gelen uyarılara göre değişebilen mekanik özellikler gibiakıllı özelliklere sahip değildirler. Bu çalışmada, literatürde ilk defa, fibroin kriyojellerinin gözeneklerinekriyojele akıllı malzeme özellikleri kazandıracak mikro-organojeller yüklenmiş ve böylece ortam sıcaklığınabağlı olarak sert ve yumuşak olabilen fibroin kriyojeli esaslı akıllı malzemeler üretilmiştir.Farklı fibroin konsantrasyonlarında sentezlenen kriyojeller, ilk olarak dondurmalı-kurutucu ile kurutularakgözenekler içerisindeki su uzaklaştırılmış ve böylece kuru durumda bir kriyojel iskeleti elde edilmiştir.Ardından kuru durumdaki kriyojeller, AIBN başlatıcısı içeren akrilik asit (AAc)-oktadesil akrilat (ODA)monomerlerinin etanoldeki çözeltisine daldırılarak bu çözeltinin kriyojel gözeneklerine dolması sağlanmıştır.Gözenekleri AAc-ODA monomerleri ile dolan fibroin kriyojelleri, son olarak 50 °C’ye maruz bırakılmış,böylece AAc ve ODA’nın polimerleşip fiziksel çapraz bağlanması ile gözenekler içinde mikro-organojelfazı yaratılmıştır. Mikro-organojel yüklü fibroin kriyojelleri, çalışma kapsamında organo-hidrokriyojel(OHK) olarak adlandırılmıştır. OHK’ler başlangıç haline göre, yani gözenekleri boş olan bir kriyojele göremekanik özelliklerinin dramatik bir şekilde iyileşmesinin yanında, ortam sıcaklığına bağlı değişen mekanikve viskoelastik özellikler ile şekil hafıza özelliğine de sahip olmuştur. Örneğin, 25 °C’deki bir OHK’nınelastik modülünde 65 °C’ye ısıtma ile yaklaşık on katlık bir düşüş olmaktadır. Ayrıca bu sıcaklıkta malzemekolayca geçici bir şekle sokularak sıcaklığın düşürülmesi ile bu şekli sabitleyebilmektedir. Sıcaklığıntekrardan arttırılması ile malzeme tekrardan eski şeklini geri kazanmaktadır. Tüm bu akıllı özellikler, kriyojelgözenekleri içerisindeki poli(ODA)’nın oktadesil yan zincirlerinin tersinir olarak eriyip kristallenmesi ilegerçekleşmektedir.Referanslar[1.] Vepari, Charu, & David L. Kaplan. Prog. Polym. Sci., 32.8-9 (2007): 991-1007.[2.] Yetiskin, Berkant, Caner Akinci, & Oguz Okay., Polymer., 128 (2017): 47-56.[3.] Yetiskin, Berkant, & Oguz Okay. Int. J Biol. Macromol. 122 (2019): 1279-1289.Anahtar Kelimeler: Hidrojel, Kriyojel, Akıllı Polimerik Malzemeler, Fibroin, Organojel