Poli(vinil alkol)/Kitosan hidrojelerinin sentezlenmesi ve farklı pH ortamlarında şişme ve degradasyon davranışlarının incelenmesi
Küçük Resim Yok
Tarih
2025
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
İnönü Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Hidrojel formundaki biyomalzemeler, biyomedikal uygulamalarda yüksek biyouyumluluk, özelleştirilebilir mekanik özellikler ve kontrollü ilaç salımı gibi önemli avantajlar sunar. Bu tezde, polivinil alkol (PVA) ve kitosan bazlı kompozit hidrojeller, donma-çözülme yöntemi kullanılarak farklı kitosan derişimleri ve dört farklı donma-çözülme döngüsü ile sentezlenmiştir. Farklı pH seviyelerindeki şişme ve degradasyon davranışları incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. SEM ve FTIR analizleri ile fiziksel ve kimyasal özellikler karakterize edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, kitosan derişimi, pH seviyesi ve donma-çözülme döngüsünün şişme kapasitesi ve degradasyon oranları üzerinde önemli etkiler gösterdiğini göstermektedir. SEM analizi, kitosan oranının artışıyla yapıda meydana gelen değişiklikleri ve pH ortamının degradasyon üzerindeki etkisini göstermiştir. Çapraz bağlanma yoğunluğunun, donma- çözülme döngüsü sayısı ile arttığı tespit edilmiştir. Ayrıca, SEM sonuçları, çapraz bağlanmanın PVA ve kitosan polimerlerinin uyumlu bir kompozit yapı oluşturduğunu doğrulamaktadır. FTIR analizi sonuçları, asidik ortamda degradasyonun bazik ortama kıyasla daha belirgin olduğunu göstermiştir. Kitosan derişimindeki artışın, şişme oranlarını belirgin bir şekilde artırdığı tespit edilmiştir. %10 kitosan içeren hidrojellerin şişme oranı pH 2 ortamında %875, %50 kitosan içeren hidrojellerde ise %1899'a kadar çıkmıştır. Ayrıca, asidik ortamlarda, bazik ortamlara kıyasla daha yüksek şişme oranları saptanmıştır. %30 kitosan içeren ve bir donma-çözülme döngüsüne tabi tutulan hidrojellerin şişme oranı pH 2 ortamında %1280, pH 12 ortamında ise %742 olarak hesaplanmıştır. Degradasyon testleri, hidrojellerin genellikle asidik ortamlarda bazik ortamlara göre daha yüksek degradasyon oranları gösterdiğini ortaya koymuştur. Kitosan oranındaki artış, degradasyon oranlarını da artırmıştır. %50 kitosan içeren hidrojellerin degradasyon oranı pH 2 ortamında %35, pH 12 ortamında %10 olarak hesaplanmıştır. %10 kitosan içeren hidrojellerin degradasyon oranı pH 2'de %12, pH 12'de ise %6 olarak ölçülmüştür. Ayrıca şişme ve degradasyon oranları arasında güçlü bir korelasyon saptanmıştır. Kitosan derişimi, pH seviyesi ve donma-çözülme döngüsü sayısının şişme ve degradasyon davranışları üzerindeki etkileri, MATLAB ortamında yapay sinir ağları (YSA) kullanılarak yüksek uyumlulukla modellenmiştir.
Hydrogel-based biomaterials offer significant advantages in biomedical applications, including high biocompatibility, tunable mechanical properties, and controlled drug release. In this thesis, polyvinyl alcohol (PVA) and chitosan-based composite hydrogels were synthesized using the freeze-thaw method with varying chitosan concentrations and four different freeze-thaw cycles. Their swelling and degradation behaviors were investigated and compared under various pH conditions. The physical and chemical properties of the hydrogels were characterized using SEM and FTIR analyses. The results demonstrate that chitosan concentration, pH level, and freeze-thaw cycles significantly influence swelling capacity and degradation rates. SEM analysis revealed structural changes associated with increasing chitosan content and the impact of pH on degradation. It was determined that the degree of crosslinking increased with the number of freeze-thaw cycles. Additionally, SEM results confirmed that crosslinking led to a compatible composite structure between PVA and chitosan polymers. FTIR analysis indicated that degradation in acidic environments was more pronounced compared to basic conditions. An increase in chitosan concentration was found to significantly enhance swelling ratios. Hydrogels containing 10% chitosan exhibited a swelling ratio of 875% at pH 2, whereas those containing 50% chitosan reached up to 1899%. Furthermore, higher swelling ratios were observed in acidic environments compared to basic conditions. Hydrogels containing 30% chitosan and subjected to a single freeze-thaw cycle exhibited a swelling ratio of 1280% at pH 2 and 742% at pH 12. Degradation tests revealed that hydrogels generally exhibited higher degradation rates in acidic environments than in basic ones. An increase in chitosan concentration also resulted in higher degradation rates. Hydrogels containing 50% chitosan exhibited a degradation rate of 35% at pH 2 and 10% at pH 12, while those containing 10% chitosan showed degradation rates of 12% at pH 2 and 6% at pH 12. A strong correlation was also observed between swelling and degradation rates. The effects of chitosan concentration, pH level, and freeze-thaw cycle number on swelling and degradation behaviors were successfully modeled using artificial neural networks (ANN) in MATLAB with high accuracy.
Hydrogel-based biomaterials offer significant advantages in biomedical applications, including high biocompatibility, tunable mechanical properties, and controlled drug release. In this thesis, polyvinyl alcohol (PVA) and chitosan-based composite hydrogels were synthesized using the freeze-thaw method with varying chitosan concentrations and four different freeze-thaw cycles. Their swelling and degradation behaviors were investigated and compared under various pH conditions. The physical and chemical properties of the hydrogels were characterized using SEM and FTIR analyses. The results demonstrate that chitosan concentration, pH level, and freeze-thaw cycles significantly influence swelling capacity and degradation rates. SEM analysis revealed structural changes associated with increasing chitosan content and the impact of pH on degradation. It was determined that the degree of crosslinking increased with the number of freeze-thaw cycles. Additionally, SEM results confirmed that crosslinking led to a compatible composite structure between PVA and chitosan polymers. FTIR analysis indicated that degradation in acidic environments was more pronounced compared to basic conditions. An increase in chitosan concentration was found to significantly enhance swelling ratios. Hydrogels containing 10% chitosan exhibited a swelling ratio of 875% at pH 2, whereas those containing 50% chitosan reached up to 1899%. Furthermore, higher swelling ratios were observed in acidic environments compared to basic conditions. Hydrogels containing 30% chitosan and subjected to a single freeze-thaw cycle exhibited a swelling ratio of 1280% at pH 2 and 742% at pH 12. Degradation tests revealed that hydrogels generally exhibited higher degradation rates in acidic environments than in basic ones. An increase in chitosan concentration also resulted in higher degradation rates. Hydrogels containing 50% chitosan exhibited a degradation rate of 35% at pH 2 and 10% at pH 12, while those containing 10% chitosan showed degradation rates of 12% at pH 2 and 6% at pH 12. A strong correlation was also observed between swelling and degradation rates. The effects of chitosan concentration, pH level, and freeze-thaw cycle number on swelling and degradation behaviors were successfully modeled using artificial neural networks (ANN) in MATLAB with high accuracy.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Biyomühendislik, Bioengineering, Polimer Bilim ve Teknolojisi
