Biyomedikal uygulamalara yönelik 3D baskılı kitosan esaslı kompozitlerin sentezi ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmanın amacı, biyomedikal uygulamalarda kullanılmak üzere mevcut üç boyutlu yapılara alternatif olabilecek poli (vinil alkol) (PVA), aljinik asit ve poli (laktik asit) (PLA) içerikli İki boyutlu (2D) tungsten disülfür (WS2) ile katkılandırılmış Kitosan biyouyumlu kompozitlerin oluşturulmasıdır. Kitosan, Chitin'in lineer bir polisakkarit ve deasetillenmiş türevidir. Kitosanın benzersiz yapısal ve kimyasal özellikleri, onu çok yönlü biyolojik özelliklerinden yararlanan çeşitli biyomedikal endüstrilerde yaygın olarak kullanılan bir bileşen haline getirmektedir. WS2, antimikrobiyal etkiye sahip ve nihai ürünün mekanik özelliklerini artıran biyouyumlu bir malzemedir. Üç tip kompozit üretilmiştir: PLA/Kitosan, Aljinik asit/Kitosan ve PVA/Kitosan. Kompozit karışımlara çeşitli WS2 miktarları (0,5 mg, 1,0 mg, 1,5 mg, 2,0 mg) eklenmiştir. Ölçülen geçirgenlik ve sıcaklık testlerinin sonuçları karşılaştırılarak WS2 konsantrasyonunun kompozitlerin optik geçirgenlik ve şişme çalışmalarına etkisi araştırıldı. Geçirgenlik deneyleri, jelleşme modellerini tespit etmek ve her bir kompozit tipinin jel haline gelmesi için gereken süreyi hesaplamak için UV-vis spektrofotometresi kullanılarak gerçekleştirildi. Sonuçlar, jelleşme işlemi sırasında kompozitlerin geçirgenlik yeteneğinin yanı sıra sıcaklığın da düştüğünü gösterdi. Ayrıca, WS2'nin eklenmesi polimer kompozitin elastikiyetini arttırdığı ve şişme özelliğini etkilediği gözlendi. Sonuç olarak CS/PVA/WS2, CS/Aljinik Asit/WS2 ve CS/PLA/WS2 kompozitleri üstün mekanik özelliklere ve biyouyumluluğa sahip olabilir ve bu da onları doku mühendisliği alanında oldukça uygulanabilir hale getirebilir.

The present study is aimed to develop two-dimensional (2D) tungsten disulfide (WS2)-doped Chitosan biocompatible composites containing poly (vinyl alcohol) (PVA), alginic acid and poly (lactic acid) (PLA), which can be an alternative to existing three-dimensional structures for use in biomedical applications. Chitosan is a linear polysaccharide and deacetylated derivative of Chitin. The unique structural and chemical properties of Chitosan make it a widely used component in various biomedical industries that benefit from its versatile biological properties. WS2 is a biocompatible material with antimicrobial effect and enhancing the mechanical properties of the final product. Three types of composites were produced: PLA/Chitosan, Alginic acid/ Chitosan, and PVA/Chitosan. A variety of WS2 amounts (0.5 mg, 1.0 mg, 1.5 mg, 2.0 mg) was added to the composite blends. The effect of the WS2 amount on the optical and swelling studies of the composites by comparing the results of running transmittance and temperature tests was investigated. The transmittance experiments were conducted using UV-vis spectrophotometer to detect patterns of gelation and calculate the time each type of composite takes to be gel. The results showed that during the gelation process the temperature decreases as well as the transmittance ability of the composites. Moreover, it was observed that the addition of WS2 improves elasticity of the polymer composite and affects the swelling property. As a result, CS/PVA/WS2, CS/Alginic Acid/WS2, and CS/PLA/WS2 composites could have superior mechanical characteristics and biocompatibility, making them highly applicable in the tissue engineering field.