POLMERK BYOMATERYALLERPolimerler, kk tekrarlanabilir birimlerin oluturduu uzun-zincirli molekllerdir. Senteze balarken kullanlan kk molekl arlkl birimlere monomer ad verilir. Biyomedikal alanda kullanlan polimerik biyomateryaller aadaki ekilde snflandrlabilir:

Doal Polimerler Hidrojeller norganik Polimerler Biyobozunur Polimerler Akll Polimerler Fabrikler Greftler ve kaplamalar

Polimer Sentezi: Sentetik polimerlerin retim yntemleri 2 gruptur:

1.Katlma Polimerizasyonu (Free Radical Polymerization)Doymam monomerlerin bir balatc varlnda (serbest radikal) polimerizasyonudur. 2. Kondenzasyon Polimerizasyonu (Step Reaction Polymerization) ki monomerin yaplarndan kk bir molekl ayrlmasyla kovalent ba oluturarak gerekletirdikleri polimerizasyondur.

HOMOPOLMER

KOPOLMER

Polimerlerin Molekl Arl:

Sentez srasnda polimer molekln meydana getiren polimer zincirleri farkl uzunluklarda olutuundan ortalama molekl arl deerinden sz edilir.

Sayca ortalama molekl arl

Arlka ortalama molekl arl

PI = Mw / Mn Polimerlerin Kat Yaps:

Polidisperslik indeksi

Taktisite: Polimer zinciri etrafnda bal bulunan gruplarn yerleimini ifade eder.

Kristalinite:

Mekanik zelikler:

Amorf yaplar; kauukumsu (rubbery) polimerler, yumuak ve tersinir esneme zelii Polimer yapsnda kristalin ksmn artmas, mekanik dayanm arttrr.

Termal zelikler: Tg : cams gei scakl (glass transition temp.) Tm : erime scakl (melting point) Polimerlerin termal zelikleri DSC (differential scanning calorimetry) analizleri ile tayin edilir.

BYOMATERYAL OLARAK KULLANILAN POLMERLERE RNEKLER:

PMMA (polimetil metakrilat) : Ticari isimleri; Lucite ve Plexiglass

PHEMA (polihidroksi etil metakrilat) : yumuak kontakt lensler

PE (polietilen)

PP (polipropilen)

PTFE (politetrafloroetilen) : Teflon

PVC (polivinil klorr)

PDMS (polidimetil siloksan)

PET (polietilen teraftalat)

PU (poli retan)

Nylon

DOAL POLMERLER:Doal polimerler 3 ana grupta snflandrlr: Proteinler, Polisakkaritler ve Polinkleotidler

oteinler:

oteinler, amino asitlerin peptid balaryla balanmas sonucu oluan polipeptid psndaki bileiklerdir. Vcudumuzda 21 eit amino asit bulunur. Bu amino asitlerin uturduklar farkl dizilim, deiik protein yaplarn oluturur. Protein yapsndaki doal polimerlere rnekler:pek: Eklem bacakllar tarafndan sentezlenir. Koruyucu materyal grevi grr. Ameliyat iplikleri ve yara sarg bezlerinde kullanlr. Keratin: Sa ve trnaklarda bulunur. Termal yaltm grevi grr. Kollojen: Ba dokusunda bulunur. Mekanik destek salar. Jelatin: Ksmen amorf kollojen yapsnda, endstriyel bir rndr. Fibrinojen: Kann phtlamasn salar. Elastin: Lifler halinde boyun balarnda bulunur. Aktin: Kaslarda bulunur. Miyosin: Kaslarda bulunur.

Polisakkaritler: Polikarbohidrat yapsnda, mono ve disakkaritlerin glikozidik ba ile oluturduklar yaplardr. Selloz: Bitkilerde bulunur, mekanik destek salar. Niasta: Bitkilerde bulunur, enerji rezervuar grevi grr. Dekstran: Bakteriler tarafndan sentezlenir. Matris grevi grr. Kitin: Bcekler tarafndan sentezlenir. Kitosan: Kitinin deasetilasyonu ile elde edilir. Doku mhendisliinde ok kullanm alan vardr.

fazla

Aljinat: Su yosunlarndan elde edilir.Glikozaminglikanlar: Ba dokusunda bulunur. 3 nemli tr vardr. 1. Heparin: Kanla uyuabilirlii arttrmada kullanlr. (antitrombojenik) 2. Chondrotin-6-sulphate: Yank tedavisinde kullanlr. 3. Hyaluronik asit: Dokularn gen ve diri kalmasn salayan, hcre ykmn nleyen materyaldir. zelikle kozmetik sanayinde kullanlr.

Polinkleotidler:-Ribonkleik asit -Dioksiribonkleik asit

Doal Polimerlerin Avantajlar: Biyolojik ortamdaki makromolekllere byk benzerlik gsterirler. Sentetik polimerlerde karlalan toksisite ve kronik iltihaplanma sorunlar yoktur. Biyolojik ortamdaki enzimlerle bozunurlar (biodegradation)

Doal Polimerlerin Dezavantajlar: Vcudun baklk sistemini bozan etkiye sahiptirler (immunogenic). Sentetik polimerlerden daha kompleks bir yapya sahip olduklarndan teknolojik manpilasyonlar zordur. Biyolojik ortamdaki enzimlerle bozunurlar. zellikle protein yaplar yksek scaklklarda bozunur. Is ile ekillendirme ve sterilizasyon zordur. Elde edildikleri kaynaa bal olarak bileimleri deiir.

KOLLOJEN: nsan vcudunda en fazla miktarda bulunan proteindir. Endoplazmik retikulum tarafndan sentezlenir. Trleri: Bulunduklar dokuya bal olarak snflandrlr.

Application Sutures Hemostatic agent Blood vessels Heart valves Tendon, ligament Burn treatment Peripheral nerve regeneration Meniscus regeneration Skin regeneration Intradermal augmentation Gynecological applications Drug-delivery systems

Physical state Fiber Powder, sponge Extruded tube Processed porcine heart valve Extruded tube Porous structure Porous structure Porous structure Porous structure Particles Sponge Various forms

Tip I : Deri, tendon ve kemikte Tip II : Kkrdak yapda Tip III :Kan damarlarnda Tip IV:Bazal membranda bulunur.

HDROJELLER:Hidrojeller suda iebilen, apraz bal polimerik yaplardr. Ana zincirler arasndaki hidrojen balar ve van der Waals etkileimleri ya da kovalent balarnedeniyle znmezdirler.Hazrlama yntemine gre 4 tr hidrojel mevcuttur: 1. Homopolimer hidrojeller 2. Kopolimer hidrojeller 3. oklu polimer hdirojeller 4. IPN (interpenetrating) hidrojeller Hidrojeller iyonik yklerine gre ise; 1. Ntral hidrojeller 2. Anyonik hidrojeller 3. Katyonik hidrojeller 4. Amfolitik hidrojeller (her iki yke de sahip)

Hidrojelin a (network) yaps

Hidrojellerin ime Davran:Termodinamik ime kuvveti, apraz-bal yapnn elastik ve tersinir kuvvetiyle dengelenir. Belirli bir zcde, belirli bir scaklkta iki kuvvet birbirine eit olduunda dengeye ulalr. Kuru bir apraz bal hidrojel su ierisine alndnda, makromolekler zincirler zc moleklleriyle (su) ile etkileir (termodinamik uyuabilirlik sebebiyle, Hildebrand znrlk parametresi). Sonuta a yap geniler ve ime meydana gelir.

Denge imesi hacimsel ime derecesi, Q ile ifade edilir:

Kuru bazda bir hidrojelin denge ime deeri: EWC = (Ws Wd) / Wd Ws : imi haldeki hidrojelin arl Wd : kuru haldeki hidrojelin arl

drojel a yaplar; radyasyon ile apraz balanarak (elektron demeti, -nlar, X-nlar, UV) fotopolimerizasyon ile kimyasal reaksiyonla apraz balanarak hazrlanabilir.

Biyomedikal neme Sahip Hidrojeller:

Biyomedikal uygulamalarda en yaygn olarak kullanlan sentetik hidrojel apraz bal P(HEMA) dr.

Soft contact lens Wichterle and Lim

Sahip olduu su ierii nedeniyle doal dokulara byk benzerlik gsterir. Norma biyolojik reaksiyonlara inert tir. Degradasyona direnlidir, vcut tarafndan absorplanmaz, syla sterillenebilir, ok deiik ekil ve formlarda hazrlanabilir.

Hidrojellerin Avantajlar:

Suda znen maddeler iin geirgen. Vcut svlarna kar geirgen Su ile etkiletiinde yumuak imi halde dk srtnme Mukoza zar ve dokulara dk yapma Su absorplama kabiliyeti lalara geirgen

Hidrojellerin Uygulama Alanlar:Hidrojellerin ilk uygulama alan kontakt lens olarak kullanmlardr. Dier uygulama alanlar: yapay tendon materyalleri, yara iyilemesinde biyoadheziv madde, yapay bbrek membranlar, yapay deri ve yapay kas olarak verilebilir.

Son yllardaki nemli uygulama alanlarndan biri kontroll ila salm sistemleridir.

Sper Gzenekli Hidrojeller:

Birbirine balanm gzenekler

kapiler g ile suyun hzl emilimine izin verir.Bu tr hidrojeller SPERGZENEKL HDROJELLER olarak adlandrlr.

Mikrogzenekli Mesogzenekli Makrogzenekli SPERGZENEKL

10-100nm 100-1000nm 1-10m 10-1000 m

Midede alkonan cihazlar, anevrizma tedavisi, oral peptid salm sistemleri

Biyobozunur Polimerler:Biyobozunur polimerler; implantasyon sonrasnda vcut ierisindeki ortamda degrede olan (bozunan) polimerlerdir. Bozunma hidrolitik mekanizma ile ya da enzimatik olarak gerekleebilir. Bozunma sonunda ortaya kan bileenler toksik zelik gstermemelidir. nemli avantajlar: Kalc, kronik yabanc-madde reaksiyonlarna sebep olmazlar zelikle doku mhendislii uygulamalarnda, dokularn rejenerasyonunun ardndan paralandklarndan, vcutta iz brakmazlar. Biyobozunur yapdaki polimerlere rnek olarak; dorusal alifatik yapdaki poliesterler; poliglikolik ve polilaktik asit ve kolpolimerleri, poli orto esterler, polianhidritler, polisakkaritler, polikarbonatlar, poli kaprolakton ve poli aminoasitler saylabilir.

Biyobozunur polimerler ve uygulama alanlarDegradable Polymer PLA, PLA and PLGA copolymers Application Barrier membranes, drug delivery, sutures, orthopedic applications, stents, tissue engineering Long term drug delivery, orthopedic applications, stents, sutures. Long term drug delivery, orthopedic applications, stents, sutures. Fracture fixation, sutures, wound clip Artificial skin, drug delivery, guided tissue regeneration, wound closure, blood vessels

Poly(hydroxybutyrate) PHB, poly(hydroxyvalerate) PHV Polycaprolactone

Polydioxanone Collagen

Gelatin

Capsule coating, hemorrhage arrester

Cellulose Chitosan, alginate

Adhesion barrier Drug delivery, sutures, wound dressing

Akll Polimerler: (Intelligent Polymers)Scaklk, elektriksel alan, k ve pH gibi ortam deiiklikleri sonucu yapsnda faz geileri meydana gelen polimerler uyar-cevap polimerleri ya da akll polimerler olarak Physical adlandrlr.Temperature Ionic Strength Solvents Radiation Electric field Magnetic field Chemical pH Specific ions Chemical agents Biochemical agents

Enzyme substrates, affinity ligands

pH- duyarl hidrojeller:

pH a bal olarak ime yada bzlme

davrannn gzlendii iyonik a yaplardr. Bu iyonik a eklindeki yaplar zincirlerine takl hem asidik hem de bazik gruplar ierir Uygun pH ve iyonik gce sahip sulu ortamda bu gruplar iyonlaarak jel de sabit bir elektriksek yk (negatif yada pozitif) olutururlar Bu elektrostatik kuvvetlerin birbirini itmesi sonucunda a yapya zc girii artarak (su) yap ier.

Scaklk- duyarl hidrojeller:Bu polimerler, hidrofilik ve hidrofobik gruplar arasnda bir denge bulunan ve sulu zeltilerinde bulutlanma noktas (Clouding Point, CP) ya da dk kritik zelti scakl (Lower Critical Solution Temperature, LCST) gsteren yaplardr. LCSTnin zerinde dk su ieriine sahiptirler, fakat bu scakln altnda yksek miktarlarda ierler ya da apraz bal deillerse znrler. Isl olarak indklenmi olan bu faz deiiminin temel mekanizmas hidrofobik bal suyun salnmasdr. zerinde en ok alma yaplm scaklkduyarl polimer poli (N-izopropil akrilamid)dir (Poli- NIPAAm). Poli-NIPAAm scakln deiimiyle dikkate deer bir ime davran gstermektedir. Dk scaklkta, tamamen sulu ve geni hacimli bir grnm sergilemekte, fakat 32Cnin zerinde hidrasyona uramakta ve olduka kk, sk zincir konformasyonuna sahip olmaktadr