Akademik Veri Yönetim Sistemi
ODABAŞ KANSIZ E.(Yürütücü), ELÇİN Y. M.
TÜBİTAK Projesi, 2218 - Yurt İçi Doktora Sonrası Araştırma Burs Programı, 2024 - 2026
Enjekte edilebilir hidrojeller, biyomedikal uygulamalarda hidrojellerin bir kanül veya kateter yardımıyla hedef doku bölgesine açık operasyonlar gerektirmeksizin minimal invazif bir şekilde enjekte edilebilme esasına dayanmaktadır. İdeal bir enjekte edilebilir hidrojelin, enjeksiyon işlemi esnasında akışkan halde olması (sol fazı), enjeksiyon sonrasında hızlı bir şekilde jelleşerek (jel fazı) çevre dokulara yayılmadan yapısal bütünlüğünü sağlaması gerekmektedir. Biyouyumluluğu ve düşük toksisitesi nedeniyle, immünojenik bir tepki oluşturmadan vücut enzimleri tarafından hızlı bir şekilde parçalanabilen jelatin temelli hidrojeller, enjekte edilebilir hidrojel çalışmalarında yaygın bir şekilde kullanılan bir biyopolimer olmakla birlikte, düşük mekanik özellikleri, düşük sol-jel faz geçiş sıcaklıkları ve etkin olmayan shear-thinning özellikleri nedeniyle uygulamaları sınırlı kalmaktadır. Bu proje, jelatin metakrilat (Gel-MA) hidrojellerinin biyomedikal uygulamalarda karşılaşılan düşük mekanik dayanım ve sınırlı shear-thinning özelliklerini geliştirmeyi amaçlamaktadır. Bu kapsamda, farklı yüzey gruplarına sahip selüloz nanokristaller ile katkılanmış enjekte edilebilir nanokompozit hidrojellerin hazırlanması hedeflenmektedir. Selüloz nano kristallerin sahip olduğu farklı yüzey gruplarının, Gel-MA ile oluşturacağı hidrojen bağlarının, iyonik etkileşimlerin ve zayıf hidrofobik etkileşimlerin nanokompozit hidrojellerin reolojik, mekanik ve fizikokimyasal özellikleri üzerine olan etkileri incelenecektir. Bu amaçla, selüloz nanokristaller, Whatman No:1 kağıtlar kullanılarak HCl varlığında hidroliz yoluyla hazırlanacak ve Fischer esterleşme yöntemi ile karboksil ve metakril fonksiyonel gruplarla modifiye edilecektir. Gel-MA sentezi ise, metakrilik anhidrit ile modifikasyon yöntemi kullanılarak gerçekleştirilecektir. Çalışmanın birinci aşamasında, hazırlanan nanokompozit hidrojellerin enjekte edilebilirliğini karakterize etmek için detaylı reolojik analizler yürütülecektir. Bu amaçla, hazırlanan nanokompozit hidrojellerin shear-thinning özellikleri, viskoelastik özellikleri ve akma gerilmesi davranışları reolojik analizler ile belirlenecektir. Ayrıca, nanokompozit hidrojellerin sol-jel faz geçiş sıcaklıkları ve mekanik enjekte edilebilirlik testleri gerçekleştirilecektir. Çalışmanın ikinci aşamasında ise, farklı fonksiyonel gruplara sahip selüloz nano kristallerin, hazırlanan nanokompozit hidrojeller kullanılarak elde edilecek nanokompozit hidrojel iskeleleri üzerindeki fizikokimyasal ve mekanik özellikleri değerlendirilecektir. In-vitro su tutma ve biyobozunma analizleri ile nanokompozit hidrojellerin in-vitro şartlar altındaki kararlılıkları kıyaslamalı olarak incelenecektir. Son olarak, in-vitro biyouyumluluk çalışmaları kapsamında sitotoksisite ve kan uyumluluğu testleri yapılacak, nanokompozit hidrojellerin potansiyel biyomedikal uygulamar biyouyumlulukları değerlendirilecektir.
Önerilen bu çalışma Prof. Dr. Yaşar Murat Elçin danışmanlığında Ankara Üniversitesi’nde gerçekleştirilecektir. Prof. Elçin, Ankara Üniversitesi (AÜ) Fen Fakültesi, Kimya Bölümü, Biyokimya Anabilim Dalı’nda öğretim üyesidir. Prof. Y.M. Elçin, art arda dört yıldır (2020, 2021, 2022 ve 2023) Stanford-Elsevier tarafından yayınlanmakta olan “Dünyanın En Etkili (%2) Bilim İnsanları - Kariyer Boyu Etki Listesi”nde (Biyomedikal Mühendisliği / Biyoteknoloji veya Biyokimya ve MolBio alanları) yer almaktadır. Bugüne kadar, biyomalzemeler, doku mühendisliği ve nanobiyoteknoloji alanlarında 28 Doktora ve 32 Yüksek Lisans Tezi’nin Danışmanlığını yapmıştır. Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü’nde Prof. Elçin’in araştırma lideri olduğu Doku Mühendisliği, Biyomalzemeler ve Nanobiyoteknoloji Laboratuvarı, proje önersinde belirtilen enjekte edilebilir nanokompozilerin hazırlanması, fizikokimyasal ve biyolojik analizlerin gerçekleştirilmesi için gerekli teknik altyapı ve imkanlara sahiptir.
Bu yeni proje, önceki çalışmalarımda kazandığım bilgi ve becerileri daha da ileriye taşıyarak, biyomedikal alanda yenilikçi ve uygulama potansiyeli yüksek nanokompozit hidrojellerin geliştirilmesini amaçlamaktadır. Yüksek lisans ve doktora çalışmalarımda polimerik kompozit temelli malzemeler üzerinde odaklanmışken, mevcut proje önerisi ile viskoelastik özellikteki hidrojel temelli yumuşak malzeme sınıfı üzerinde çalışarak teknik bilgi birikimimi ve tecrübemi arttırmayı hedeflemekteyim. Önerilen projeden elde edilecek bulgular uluslararası dergi ve konferanslarda paylaşılarak ülkemizin bilim alanındaki öncü çalışmalar hedefine katkı sağlayacaktır.