Production of HA Reinforced PLA-PCL Nanofiber by Electrospinning Method

Öz

Nowadays, technology is advancing very rapidly. The fast-advancing technology has led to a greater focus on the field of nanotechnology. Nanotechnological products have begun to be used in many areas such as optical materials, pharmaceuticals, space research, agriculture, defense industry, implants, sensors, textiles, and energy storage and transmission. Despite their small size, nanofibers have significant value due to their small porous structures. Thanks to these properties, they can be utilized in different fields and various environments. There are different methods for obtaining micro-sized fibers, but the commonly used method is electrospinning. In this study, natural biocompatible and bioactive HA was obtained from bovine bone. While a fixed matrix and reinforcement are used in literature studies, in our study, it was aimed to create a polymeric composite using the electrospinning method with PLA-PCL matrices of different compositions and HA reinforcement in different ratios. Polymer-based composite production was carried out using fixed system parameters (inner diameter of the syringe, voltage, polymer solution systems, distance between the syringe and the collector drum, pump speed, etc.). The effect of the parameters used on the samples produced with matrices and reinforcements used in different ratios was investigated. Thus, the goal was to obtain nanofiber membrane surface biomaterials.

Anahtar Kelimeler

• Electrospinning method
• Biocomposite
• HA.

Elektroeğirme Yöntemi ile HA takviyeli PLA-PCL Nanofiber Üretimi

Öz

Günümüzde, teknoloji çok hızlı bir şekilde ilerlemektedir. Hızlı bir şekilde ilerleyen teknoloji, nanoteknoloji alanına daha çok yönelmeye neden olmuştur. Nanoteknolojik ürünler, optik materyaller, ilaç sanayi, uzay çalışmaları, tarım, savunma sanayi, implantlar, sensörler, tekstil, enerji depolama-aktarım gibi birçok alanda kullanılmaya başlanmıştır. Küçük çaplı olmalarının yanında küçük gözenekli yapılarının sayesinde nanolifler oldukça büyük bir değeri vardır. Bu özellikleri sayesinde farklı alanlarda ve çeşitli ortamlarda kullanıma sahiptirler. Mikro boyuttaki lifleri elde etmek için farklı nanolif yöntemleri vardır. Fakat yaygın kullanılan yöntem elektroeğirme (elektro eğirme) yöntemidir. Bu çalışmada, sığır kemiğinden doğal biyouyumlu ve biyoaktif HA elde edilmiştir. Literatür çalışmalarında sabit matris ve takviye kullanılırken, yaptığımız çalışmada farklı kompozisyonlardaki PLA-PCL matris ve farklı oranlardaki HA takviyesi ile elektroeğirme yöntemiyle polimerik kompoziti oluşturmak amaçlanmıştır. Sabit sistem parametreleri (şırınga iç çapı, voltaj, polimer çözelti sistemleri, şırınga ve toplayıcı tambur arası uzaklık, pompa hızı vb.) kullanılarak polimer esaslı kompozit üretimi yapılmıştır. Kullanılan parametrelerin farklı oranda kullanılan matris ve takviye ile üretilen numunelerde nasıl etki ettiği incelenmiştir. Böylece nanolif membran yüzeyli biyomalzemelerin eldesi amaçlanmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Elektro eğirme yöntemi
• Biyokompozit
• HA

Kaynakça

1. Evcin A, Nanolif Üretim Ve Uygulamları, AKU FEMÜBİD, 2017.
2. Tüylek Z, Nanoteknolojinin Çevre ve İnsan Sağlığı Üzerindeki Riskleri, Kilis 7 Aralık Univ J Sci Eng, 2018; 2 (2): 1 – 12.
3. Erkul Ş, Uçaroğlu S. Topraklarda Polilaktik Asitin (Pla) Biyobozunması, Uludağ Univ J Fac Eng, 2023; 28 (1): 25 – 40.
4. Mulinti P, Brooks JE, Lervick B, Pullan JE, Brooks AE. Strategies to improve the hemocompatibility of biodegradable biomaterials, Hemocompatibity of Biomaterials for clinical Applications: Blood-Biomaterials İnteractions. Cambridge: Woodhead publishing, 2018; 10: 253-278.
5. Korkusuz F, Karamete K, İrfanoğlu B, Yetkin H, Hastings GW and Akkaş N. Do porous calcium hydroxyapatite ceramics cause porosis in bone? A bone densitometry and biomechanical study on cortical bones of rabbits. Biomaterials, 1995, 16: 537–43,
6. Suchanek W and Yoshimura M. Processing and properties of ha based biomaterials for use as hard tissue replacement ımplants. J Matter Res, 1998. 13(1): 94–116.
7. Dávila JL, Freitas MS, Inforcatti Neto P, Silveira ZC, Silva JVL, And d’Ávila MA. Fabrication of PCL/β‐TCP scaffolds by 3D mini‐screw extrusion printing. J Appl Polym Sci, 2016, 133(15).
8. Jiang S, Lv J, Ding M, Li Y, Wang H, Jiang S. Release behavior of tetracycline hydrochloride loaded chitosan/poly (lactic acid) antimicrobial nanofibrous membranes, Mater Sci Eng, C, 2016, C,59, 86-91.

9. Özkan E. Hidroksiapatit Biyoseramiklerin Elektrokimyasal Çöktürme Yöntemi ile Üretimi, Osmaniye Korkut Ata Univ. J İnst Sci Technol, 2023; 2870664.
10. M Shamsı, M Sedıghı, A. Bagherı, Surface modification of biodegradable Mg/HA composite by electrospinning of PCL/HA fibers coating: Mechanical properties, corrosion, and biocompatibility, Trans Nonferrous Met Soc China, 2024; 34(5) :1470 – 1486.
11. Gündüz GŞ. Elektrolif Çekim Yönteminde Gerilim Miktarının Poliakrilonitril Nanoliflerinin Morfolojisine Etkisi, Çukurova Üniv J Fac Eng, 2023; 38(2): 347 – 357.
12. Abunahel BM, Azman N, Jamil M. Effect of needle diameter on the morphological structure of electrospun n-Bi2O3/epoxy-PVA nanofiber mats , 20th International Conference on Polymer Nanocomposite Materials and Engineering Applications, France, 2018; 12(6): 296 – 299.
13. Orwin JE, Wray L. Recreating the Microenvironment of the Native Cornea for Tissue Engineering Applications, Tissue Eng Part A, 2009; 15(7):1463-72.
14. Aydın G, Parın FN, Yıldırım K, Kalemtaş A. Sığır Kemiğinden Elde Edilen Hidroksiapatit ile Polimerik Sünger Yöntemiyle Doku İskelesi Üretimi ve Karakterizasyonu, AKU J Sci Eng, 2019; 19: 108 – 116.
15. Siriat M, Sinulingga K, Siregar N, Damanik YF. Synthesis and characterization of hydroxyapatite from broiler eggshell, AIP Conf Proc, 2020; 110030.
16. Fang R, Zhang E, Xu L, Wei S. Electrospun PCL/PLA/HA based nanofibers as scaffold for osteoblast-like cells, Int J Nanosci Nanotechnol. 2010; 10(11): 7747-51.
17. Moghaddasi M, Özdemir M, Noshahr A, Özadenç H, Oktay B, Arayıcı P. Blend Electrospinning of Nigella sativa-Incorporating PCL/PLA/HA Fibers and Its Investigation for Bone Healing Applications, ACM Omega, 2024; 9;9(9):10267-10275.
18. Dorozkhin SV. Bioceramics of calcium orthophosphates, Biometarials, 2010; 31(7): 1465-1485.
19. Bano N, Jikan SS. XRD and FTIR study of A&B type carbonated hydroxyapatite extracted from bovine bone, AIP Conf Proc. 2019; 2068 (1): 020100.