Manufacturing and Characterization of Peptide Coated Polylactic Acid Based Composites for Various Medical Applications

Within the scope of this thesis, PLA-based composites have been developed and coated with peptide to increase biocompatibility for temporary implant applications and PLA biocomposite materials have been produced. HA and β-TCP were used as additive materials, and PLLA and PDLA polymers were used as polymer matrix. The main purpose is to obtain the composite with the best mechanical properties and to improve the biocompatibility properties as a result of coating this final material with peptide. In the first stage, 10% HA (PLA-10 HA), 10% β-TCP (PLA-10TCP) and 5% HA + 5% β-TCP (PLA-5TCP-5HA) are added into the PLLA matrix material and the composite materials are mechanical, thermal and thermal, crystallographic, morphological and toxicological properties were investigated. As a result of the mechanical analysis, the highest value was obtained in PLA-10HA, and similar results were obtained with the mechanical properties of the PLA-5TCP-5HA hybrid composite. In the results of the cytotoxicity test, the viability was obtained in the PLA- v 5TCP-5HA hybrid composite with an increase of approximately 60% compared to the extruded undoped polymer. 5% HA + 5% β-TCP was chosen as the additive ratio, since it has mechanically similar properties to PLA-10HA and shows the highest increase in viability. In the second stage, PLLA/PDLA blends containing varying proportions of PDLA were produced in order to further improve the mechanical properties. In the mechanical analysis results, it was seen that the blend (2.5PDLA) containing 2.5% PDLA had the best properties. 2.5PDLA increased the tensile strength of pure PLLA by about 5%. Addition of 5TCP-5HA decreased the Tc, Tm1 and Tm2 values by 2 to 5 ⁰C. Highest tensile strength was obtained at 2.5PDLA-5HA-5TCP. An approximately 27% increase in tensile strength of PLLA was obtained with the final composition, 2.5PDLA-5HA-5TCP. PLLA-based composite material functionalized with EEEEEE peptide possessed more potential on triggering osteogenesis of hmscs

Bu tez kapsamında PLA bazlı kompozitler geliştirilip peptit ile kaplanarak geçici
implant uygulamalarına yönelik biyouyumluluğu arttırılmış ve PLA biyokompozit
malzemeler üretilmiştir. Katkı malzemesi olarak HA ve β-TCP, polimer matris olarak
ise PLLA ve PDLA polimerleri kullanılmıştır. Ana amaç en iyi mekanik özelliklere
sahip kompozitin elde edilmesi ve bu nihai malzemenin peptit ile kaplanması
sonucunda biyouyumluluk özelliklerinin geliştirilmesidir. İlk aşamada PLLA matris
malzemesi içerisine %10 HA (PLA-10 HA), %10 β-TCP (PLA-10TCP) ve %5
HA+%5 β-TCP (PLA-5TCP-5HA) eklenerek elde edilen kompozit malzemelerin
mekanik, termal, kristalografik, morfolojik ve toksikolojik özellikleri incelenmiştir.
Mekanik analizler sonucunda en yüksek değer PLA-10HA’da elde edilmiş, PLA5TCP-5HA hibrit kompozitinin mekanik özellikleri ile benzer seviyede sonuçlar elde
edilmiştir. Sitotoksisite testi sonuçlarında ise canlılık ekstrüde edilmiş katkısız
polimere kıyasla yaklaşık %60 artış ile PLA-5TCP-5HA hibrit kompozitinde elde
edilmiştir. Mekanik açıdan PLA-10HA ile benzer özelliklere sahip olduğundan ve
canlılıkta en yüksek artışı göstermesinden dolayı katkı oranı olarak %5 HA+%5 βTCP seçilmiştir. İkinci aşamada mekanik özellikleri de daha da geliştirmek amacıyla
değişen oranlarda PDLA içeren PLLA/PDLA blendlerinin üretimleri
vii
gerçekleştirilmiştir. Mekanik analiz sonuçlarında %2,5 PDLA içeren blend (2.5PDLA)
oranının en iyi özelliklere sahip olduğu görülmüştür. 2.5PDLA saf PLLA’nın çekme
mukavemetini yaklaşık %5 oranında artırmıştır. 5TCP-5HA eklenmesi Tc, Tm1 ve Tm2
değerlerini 2 ila 5 ⁰C azaltmıştır. En yüksek çekme mukavemeti 2.5PDLA-5HA5TCP'de elde edilmiştir. Nihai bileşim olan 2.5PDLA-5HA-5TCP ile PLLA'nın çekme
mukavemetinde yaklaşık %27'lik bir artış elde edilmiştir. EEEEEE peptidi ile
işlevselleştirilmiş PLLA bazlı kompozit malzeme, hMSC'lerin osteogenezini tetikleme
konusunda daha fazla potansiyele sahiptir.