Chemical Engineering / Kimya Mühendisliği
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/14
Browse
60 results
Search Results
Article Citation - WoS: 17Citation - Scopus: 16Development of Cissus Quadrangularis-Loaded Poss-Reinforced Chitosan-Based Bilayer Sponges for Wound Healing Applications: Drug Release and in Vitro Bioactivity(American Chemical Society, 2023) Değer Aker, Sibel; Tamburacı, Sedef; Tıhmınlıoğlu, FundaNowadays, antibiotic-loaded biomaterials have been widelyusedin wound healing applications. However, the use of natural extractshas come into prominence as an alternative to these antimicrobialagents in the recent period. Among natural sources, Cissus quadrangularis (CQ) herbal extract is usedfor treatment of bone and skin diseases in ayurvedic medicine dueto its antibacterial and anti-inflammatory effects. In this study,chitosan-based bilayer wound dressings were fabricated with electrospinningand freeze-drying techniques. CQ extract-loaded chitosan nanofiberswere coated on chitosan/POSS nanocomposite sponges using an electrospinningmethod. The bilayer sponge is designed to treat exudate wounds whilemimicking the layered structure of skin tissue. Bilayer wound dressingswere investigated with regard to the morphology and physical and mechanicalproperties. In addition, CQ release from bilayer wound dressings and in vitro bioactivity studies were performed to determinethe effect of POSS nanoparticles and CQ extract loading on NIH/3T3and HS2 cells. The morphology of nanofibers was investigated withSEM analysis. Physical characteristics of bilayer wound dressingswere determined with FT-IR analysis, swelling study, open porositydetermination, and mechanical test. The antimicrobial activity ofCQ extract released from bilayer sponges was investigated with a discdiffusion method. Bilayer wound dressings' in vitro bioactivity was examined using cytotoxicity determination, woundhealing assay, proliferation, and the secretion of biomarkers forskin tissue regeneration. The nanofiber layer diameter was obtainedin the range of 77.9-97.4 nm. The water vapor permeabilityof the bilayer dressing was obtained as 4021 to 4609 g/m(2)day, as it is in the ideal range for wound repair. The release ofthe CQ extract over 4 days reached 78-80% cumulative release.The release media were found to be antibacterial against Gram-negativeand Gram-positive bacteria. In vitro studies showedthat both CQ extract and POSS incorporation induced cell proliferationas well as wound healing activity and collagen deposition. As a result,CQ-loaded bilayer CHI-POSS nanocomposites were found as a potentialcandidate for wound healing applications.Research Project Polimer kompozit malzemelerin üretimi ve karakterizasyonu(TÜBİTAK - Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu, 2002) Tıhmınlıoğlu, Funda; Ülkü, Semra; Özmıhçı, Filiz; Pehlivan, Hilal[No Abstract Available]Article Citation - WoS: 11Fabrication of Helix Aspersa Extract Loaded Gradient Scaffold With an Integrated Architecture for Osteochondral Tissue Regeneration: Morphology, Structure, and in Vitro Bioactivity [2](American Chemical Society, 2023) Tamburacı, Sedef; Perpelek, Merve; Aydemir, Selma; Baykara, Başak; Havıtçıoğlu, Hasan; Tıhmınlıoğlu, FundaRegeneration of osteochondral tissue with its layered complex structure and limited self-repair capacity has come into prominence as an application area for biomaterial design. Thus, literature studies have aimed to design multilayered scaffolds using natural polymers to mimic its unique structure. In this study, fabricated scaffolds are composed of transition layers both chemically and morphologically to mimic the gradient structure of osteochondral tissue. The aim of this study is to produce gradient chitosan (CHI) scaffolds with bioactive snail (Helix aspersa) mucus (M) and slime (S) extract and investigate the structures regarding their physicochemical, mechanical, and morphological characteristics as well as in vitro cytocompatibility and bioactivity. Gradient scaffolds (CHI-M and CHI-S) were fabricated via a layer-by-layer freezing and lyophilization technique. Highly porous and continuous 3D structures were obtained and observed with SEM analysis. In addition, scaffolds were physically characterized with water uptake test, micro-CT, mechanical analysis (compression tests), and XRD analysis. In vitro bioactivity of scaffolds was investigated by co-culturing Saos-2 and SW1353 cells on each compartment of gradient scaffolds. Osteogenic activity of Saos-2 cells on extract loaded gradient scaffolds was investigated in terms of ALP secretion, osteocalcin (OC) production, and biomineralization. Chondrogenic bioactivity of SW1353 cells was investigated regarding COMP and GAG production and observed with Alcian Blue staining. Both mucus and slime incorporation in the chitosan matrix increased the osteogenic differentiation of Saos-2 and SW1353 cells in comparison to the pristine matrix. In addition, histological and immunohistological staining was performed to investigate ECM formation on gradient scaffolds. Both characterization and in vitro bioactivity results indicated that CHI-M and CHI-S scaffolds show potential for osteochondral tissue regeneration, mimicking the structure as well as enhancing physical characteristics and bioactivity. © 2023 The Authors. Published by American Chemical Society.Research Project Tarihi yapılarda mermer yüzeylerinin bio-bozunur polimer ile korunması(2007) Böke, Hasan; Ocak, Yılmaz; Sofuoğlu, Aysun; Tıhmınlıoğlu, Funda; İpekoğlu, BaşakHava kirliliği, tüm dünyada ve ülkemizde kültür varlıklarımızın hızlı ve buna bağlı olarak artan bir şekilde bozulmasına yol açan önemli bir çevre faktörünü oluşturmaktadır. Bu bozulma, en fazla kalkerli taşlardan yapılmış (mermer, traverten, v.b) anıtlarda ve eserlerde gözlenmektedir. Kirli havada bulunan kükürt dioksit gazı (SO2) kalkerli taşları oluşturan kalsiyum karbonat (CaCO3) ile suyun varlığında reaksiyona girerek ara reaksiyon ürünü olan kalsiyum sülfit hemihidrat (CaSO3 . 0.5 H2O) ve bu ürünün oksitlenmesi sonucunda alçı taşını oluşturmaktadır (CaSO4 . 2 H2O) (ELFVING 1994; BÖKE 1999; GAURI 1999) . Oluşan alçı taşının sudaki çözünürlüğünün kalsit’den daha fazla olması yağmura açık bölgelerde bulunan mermer yüzeylerin erozyonunu hızlandırmaktadır (Şekil 1a). Eğer mermer yüzeyleri yağmurdan korunan bir bölgede ise bu oluşum, yüzeylerin bir süre sonra kabuklanmasına ve giderek dökülmesine yol açmaktadır (Şekil 1b). Tarihi anıtların ve arkeolojik alanlarda bulunan eserlerin büyük çoğunluğu kalsit kristallerinden oluşan kireç taşlarından oluşmaktadır.Research Project Mermer anıt yüzeylerinin polimer nanokompozit flimler ile korunması(2010) Tıhmınlıoğlu, Funda; Böke, Hasan; Sofuoğlu, Aysun; Ocak, Yılmaz; Oğuzlu, Hale; Akın, OkanMermer gibi kalsit içeren doğal taşlarla inşa edilmiş tarihi binalar ve anıtlarda artan hava kirliliğinin yarattığı problemler sonucu ortaya çıkan yüzey bozulmaları geçtiğimiz yüzyılda ivme kazanmıştır. Kükürt dioksit gazı mermerin yapısını oluşturan kalsit kristalleri ile reaksiyona girerek alçı taşını (CaSO4.2H2O) oluşturarak yüzeyi erozyona uğratmaktadır. Bu çalışmada hem geri dönüşebilen hem de koruyuculuk özelliği olan biyobozunur polimer nano kompozit kaplama geliştirilerek, koruyuculuk özelliklerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla silika ve kil nano partikülleri içeren biyobozunur polimerle hazırlanmış yüzey koruyucu kaplamalarının koruma potansiyelleri belirlenmiştir. Polilaktid bazlı nanokompozitlerin filmlerin kil dağılımı ve yapı XRD analizlenmiş, polilaktid-10A nanokompozitlerinde %7, polilaktid-93A nanokompozitlerinde ise %5 kil derişimine kadar eksfoliye ve interkale yapılar elde edilmiştir. Bununla birlikte nanoparçacıkların polimer matriksindeki dağılımına paralel olarak biyo-nanokompozitlerin geçirgenlik değerlerinde düşüş gözlenmiştir. Biyo-nanokompozitlerin bariyer özelliklerindeki değişim göz önüne alınarak mermer yüzey kaplamalarındaki nanoparçacık derişim aralıklarına karar verilmiştir.Research Project Helicobacter pylori'nin eradikasyonunda etkili uçucu yağların ve klaritromisinin kitosan bazlı mikrokürelerden kontrollü salımı(2010) Tıhmınlıoğlu, Funda; Yılmaz, Özlem; Altıok, Duygu; Gürbüz, Ebru Demiray; Bekmen, NeslihanUçucu yağlar hidrofobik, kuvvetli kokulu ve hidrofobik sıvılardır. İçerdikleri aktif bileşenlerden dolayı antimikrobiyal ve antioksidatif etki gösterirler. Bu çalışmada, H. pylori’nin eradikasyonunda kullanılabilecek limon otu yağı, kekik yağı, karanfil yağı, limon yağı ve tarçın yağı gibi uçucu yağların ve klaritromisinin minimum inhibisyon konsantrasyonlarının (MİK) belirlenmesi, uçucu yağ ve/veya antibiyotik yüklü kitosan bazlı mikrokürelerin hazırlanması; hazırlanan mikrokürelerin fiziksel ve kimyasal özelliklerinin belirlenmesi; in vitro sistemlerde ilaç ve uçucu yağların kontrollü salım kinetiklerinin incelenmesi amaçlanmıştır. H. pylori NCTC 11637 standard suşuna karşı klaritromisin ve beş uçucu yağın MİK değeri agar dilüsyon metodu ile belirlenmiştir. Her bir uçucu yağın ve klaritromisinin stok solüsyonundan iki kat seri dilüsyonlar ile sırasıyla 1000-1µg/ml ve 8-0.0037µg/mL aralığında konsantrasyonlar elde edildi. H. pylori’ye karşı limon otu yağı, tarçın yağının, karanfil yağı, limon yağı, kekik yağı ve klaritromisinin minimum inhibisyon konsantrasyonunun (MİK) sırasıyla 62, 8, 125, 500, 62 ve 0.125µg/ml olarak saptandı. Ayrıca uçucu yağların antioksidan aktiviteleri de belirlendi. MİK değeri en düşük olan tarçın yağı ile klaritromisin yüklü kitosan mikroküreler püskürtmeli kurutma yöntemi ile elde edildi. Mikrokürelerin yüzey morfolojileri, termal özellikleri, şişme ve bozunma özellikleri incelendi. Bu mikrokürelerden salınan tarçın yağı ve klaritromisinin H. pylori üzerindeki etkisi sıvı besiyerinde 48 saat boyunca incelendiğinde H. pylori üremesinin inhibe edildiği saptandı. Buna göre püskürtmeli kurutma esnasında tarçın yağı ve klaritromisinin aktivitesini kaybetmediği belirlendi. H.pylori enfeksiyonu eradikasyonunda kitosan mikrokürelere yüklenmiş tarçın yağının tek başına ya da antibiyotik ile birlikte kullanımının, antibiyotik direncinin bulunduğu durumlarda alternatif bir tedavi yöntemi olarak kullanılabileceği düşünülmektedir.Research Project Kontrollü antibiyotik salımı yapan kitosan/silika bazlı kompozit doku iskelelerinin geliştirilmesi ve sert doku mühendisliği için kullanım potansiyelinin araştırılması(2019) Tıhmınlıoğlu, Funda; Ergür, Bekir Uğur; Kozacı, Leyla DidemSon yıllarda yas?lanan dünya nüfusu ve kazalara bag?lı kas-iskelet sistemi hastalık ve yaralanmalarında önemli derecede artıs gözlenmektedir. Malzeme bilimindeki gelismeler ile vücutta kemik doku ile uyumlu, polimerik yapıda sentetik greftlerin kullanımına ilgi artmıstır. Bu malzemeler, ikincil operasyonlara gerek kalmadan, immun reaksiyon gelistirmeyen canlı ve fonksiyonel yapay kemik dokusu gelistirilmesini, kemik onarımını gerektiren durumlarda, kemik iyilesmesini hızlandıracak ve desteklemek üzere kullanılmaktadır. Elde edilen biyomalzemenin mekanik gücünün hedef bölgeye uygun olması, kemik iyilesme sürecinde yapısal bütünlügü koruması ve osteokondüktif özellikte olması gerekmektedir. Bu özelliklere sahip doku iskelelerinin eldesinde kullanılan biyobozunur ve biyouyumlu yapıda dogal ve sentetik polimerler arasından kitosan porozlu yapısı, jel olusturma özellikleri, kimyasal modifikasyonlarının kolay olması, antibakteriyel özellikleri ve in vivo makromoleküllere yüksek affinite göstermesi nedeniyle özellikle dikkat çekmektedir. Son dönemde, kemik greftları olarak birçok polimer mikro ve nanokompozit sistemler üzerine çalısılmaktadır. Silika nanopartiküller, yapıda modulus ve mukavemette önemli ölçüde iyilesme saglamakta ve mineralizasyonu tetikleyerek kemik doku rejenerasyonunu desteklemektedir. Bu nedenle, proje kapsamında gelistirilecek biyomalzemede kemik olusumunu indükleyebilecek, hibrid nanokafes yapısı ile fonksiyonel özellikler kazandırılabilecek polihedral oligomerik silseskioksan (POSS) nanosilika parçacıklar kullanılmıstır. Önerilen projede; POSS katkılı kitosan temelli kompozit doku iskelelerinin gelistirilmesi ve sert doku mühendisligine yönelik olarak potansiyelinin arastırılması hedeflenmistir. Projede gelistirilen kemik doku olusumunu tetikleyen, gözenekli biyobozunur kompozit doku iskelesi; istenilen mekanik ve yapısal özellikleri saglamasının yanısıra, hedef bölgede uzun dönemde antibiyotik salımı gerçeklestiren ve enfeksiyonu engelleyen özelligi ile fonksiyonel özellik kazandırılmıs bir biyomalzemedir. Bu amaçla, kemik enfenksiyonlarında yaygın olarak agız yolu ile kullanılan antibiyotiklerden olan gentamisin ve vankomisin seçilmis ve mikrofluidizer yöntemi ile monodisperse yapıda antibiyotik yüklenmis uniform kitosan nanokürelerin elde edilmesi, bu mikro/nanokürelerin kitosan/POSS kompozit doku iskelesine püskürtme yöntemi ile basarılı bir sekilde kaplanarak entegre edilmesi, nihai üründe ilaç salınımı ve in vitro hücre kültür çalısmaları projede gerçeklestirilmistir. Nanoküre ve doku iskelesi üretiminde kullanılan kitosan/kil ve kitosan/POSS çözeltilerinin homojenizasyonu mikrofludizer sistemi ile optimize edilmis, elde edilen yapıların karakterizasyon çalısmaları sonucunda kil katkısının nanokürelerin stabilite ve in vitro salım profilini olumlu yönde etkiledigi, POSS nanopartiküllerin de doku iskelesinin mekanik dayanım, sisme özellikleri ve biyomineralizasyon kapasitesini arttırdıgı görülmüstür. Nanoküre kaplı doku iskelelerinden uzun dönemde kontrollü antibiyotik salımı gerçeklestirilmis; antimikrobiyal aktiviteleri ise disk difüzyon yöntemi ile belirlenmistir. In vitro çalısmalarda antibiyotik yüklü nanoküre kaplı doku iskelelerinde istenen hücre tutunumu, proliferasyonu ve farklılasması saglanmıstır. Kemikkıkırdak hücre farklılasması spesifik markerlarla belirlenmistir. Doku iskelelerinde kemik hücrelerinin üreme ve biyoaktivitesinde artıs gözlenirken, kıkırdak hücrelerinde sınırlı büyüme ve metabolik aktivite gözlenmistir. Bunun yanısıra, vankomisin salımı yapan doku iskelelerinde gentamisinli gruplara kıyasla, kemik hücrelerinin daha yüksek aktivite gösterdigi görülmüstür.Article Citation - WoS: 3Citation - Scopus: 4Microfluidic-Assisted Preparation of Nano and Microscale Chitosan Based 3d Composite Materials: Comparison With Conventional Methods(Wiley, 2022) Kimna, Ceren; Değer, Sibel; Tamburacı, Sedef; Tıhmınlıoğlu, FundaAlthough nanofillers contribute to improved physical characteristics and biological functionalities of polymer-based biomaterials, their dispersion in polymer matrices is still a challenging issue in terms of obtaining consistency for the inherent properties. To tackle this problem, homogenization techniques are applied to disperse the nanofillers in such polymers, however, these methods can cause undesired changes especially in the rheological properties and the physical structure of the biopolymer matrices. Recently, as a novel homogenization technique, microfluidization has been used to homogenize polymer nanocomposites to minimize these limitations. In this study, two different nanocomposite structures as chitosan/montmorillonite (CS/MMT) and chitosan/polyhedral oligomeric silsesquioxane nanocages (CS/POSS) were homogenized with microfluidization and investigated in terms of physical alterations. Furthermore, the effect of microfluidizer technique on material characteristics was compared with conventional homogenization techniques, i.e., ultrasonic bath and sonication in terms of solution, nano – (e.g., hydrodynamic size, drug encapsulation) and macroscopic material characteristics (e.g., porosity, mechanical properties, swelling and thermal degradation). It was found that the microfluidizer homogenization improves the physical characteristics in both nano and macroscale materials: Nanospheres obtained from CS/MMT composites showed enhanced stability, uniform size distribution (<100 nm, PDI: [removed]50%) whereas 3D porous CS/POSS scaffolds showed improved structural uniformity (i.e., homogeneous and interconnected microstructure) and enhanced thermal and mechanical properties. The obtained results indicate that the microfluidizer homogenization ensures a successful nanofiller dispersion in polymer matrices, thereby improving the biomaterial characteristics impressively compared to the sonication methods.Article Citation - WoS: 51Citation - Scopus: 583d Printed Gelatin/Decellularized Bone Composite Scaffolds for Bone Tissue Engineering: Fabrication, Characterization and Cytocompatibility Study(Elsevier, 2022) Kara, Aylin; Distler, Thomas; Polley, Christian; Schneidereit, Dominik; Seitz, Hermann; Friedrich, Oliver; Tıhmınlıoğlu, Funda; Boccaccini, Aldo RThree-dimensional (3D) printing technology enables the design of personalized scaffolds with tunable pore size and composition. Combining decellularization and 3D printing techniques provides the opportunity to fabricate scaffolds with high potential to mimic native tissue. The aim of this study is to produce novel decellularized bone extracellular matrix (dbECM)-reinforced composite-scaffold that can be used as a biomaterial for bone tissue engineering. Decellularized bone particles (dbPTs, ∼100 μm diameter) were obtained from rabbit femur and used as a reinforcement agent by mixing with gelatin (GEL) in different concentrations. 3D scaffolds were fabricated by using an extrusion-based bioprinter and crosslinking with microbial transglutaminase (mTG) enzyme, followed by freeze-drying to obtain porous structures. Fabricated 3D scaffolds were characterized morphologically, mechanically, and chemically. Furthermore, MC3T3-E1 mouse pre-osteoblast cells were seeded on the dbPTs reinforced GEL scaffolds (GEL/dbPTs) and cultured for 21 days to assess cytocompatibility and cell attachment. We demonstrate the 3D-printability of dbPTs-reinforced GEL hydrogels and the achievement of homogenous distribution of the dbPTs in the whole scaffold structure, as well as bioactivity and cytocompatibility of GEL/dbPTs scaffolds. It was shown that Young's modulus and degradation rate of scaffolds were enhanced with increasing dbPTs content. Multiphoton microscopy imaging displayed the interaction of cells with dbPTs, indicating attachment and proliferation of cells around the particles as well as into the GEL-particle hydrogels. Our results demonstrate that GEL/dbPTs hydrogel formulations have potential for bone tissue engineering.Article Citation - WoS: 22Citation - Scopus: 23Bioactive Snail Mucus-Slime Extract Loaded Chitosan Scaffolds for Hard Tissue Regeneration: the Effect of Mucoadhesive and Antibacterial Extracts on Physical Characteristics and Bioactivity of Chitosan Matrix(IOP Publishing, 2021) Perpelek, Merve; Tamburacı, Sedef; Aydemir, Selma; Tıhmınlıoğlu, Funda; Baykara, Başak; Karakaşlı, Ahmet; Havıtçıoğlu, HasanBiobased extracts comprise various bioactive components and they are widely used in tissue engineering applications to increase bioactivity as well as physical characteristics of biomaterials. Among animal sources, garden snail Helix aspersa has come into prominence with its antibacterial and regenerative extracts and show potential in tissue regeneration. Thus, in this study, bioactive H. aspersa extracts (slime, mucus) were loaded in chitosan (CHI) matrix to fabricate porous scaffolds for hard tissue regeneration. Physical, chemical properties, antimicrobial activity was determined as well as in vitro bioactivity for bone and cartilage regeneration. Mucus and slime incorporation enhanced mechanical properties and biodegradation rate of CHI matrix. Scanning electron microscopy images showed that the average pore size of the scaffolds decreased with higher extract content. Mucus and slime extracts showed antimicrobial effect on two bacterial strains. In vitro cytotoxicity, osteogenic and chondrogenic activity of the scaffolds were evaluated with Saos-2 and SW1353 cell lines in terms of Alkaline phosphatase activity, biomineralization, GAG, COMP and hydroxyproline content. Cell viability results showed that extracts had a proliferative effect on Saos-2 and SW1353 cells when compared to the control group. Mucus and slime extract loading increased osteogenic and chondrogenic activity. Thus, the bioactive extract loaded CHI scaffolds showed potential for bone and cartilage regeneration with enhanced physical properties and in vitro bioactivity.