Search

Bu tezin ilk bölümünde çözümlerin azalması ve patlaması ile ilgili günümüze kadar yapılan çalışmalar tarihi gelişimiyle ele alınmıştır. İkinci bölümde tez boyunca kullanılacak olan temel tanım, teorem ve eşitsizlikler verilmiştir. Üçüncü bölümde tezde kullanılan çözümlerin azalması ve patlaması ile ilgili lemmalar ispatları ile birlikte verilmiştir. Dördüncü bölümde doğrusal olmayan damping ve kaynak terim içeren dalga denklem sisteminin çözümlerinin lokal varlığı, global varlığı, enerji azalması ve patlaması çalışılmıştır. Beşinci bölümde yüksek mertebeden zayıf damping terimli denklem sisteminin çözümlerinin enerji azalması ve patlaması çalışılmıştır. Altıncı bölümde ise güçlü damping, doğrusal olmayan damping ve kaynak terim içeren doğrusal olmayan yüksek mertebeden denklem sisteminin çözümlerinin global varlığı, enerji azalması ve patlaması çalışılmıştır. In the first chapter of this thesis the historical developments of the decay and blow up of solutions are investigated. In the second chapter, basic definitions, theorems and inequalities that will be used throughout the thesis are given. In the third chapter, some basic lemmas about the decay and blow up of solutions, used in the thesis, are given with their proofs. In the fourth chapter, local and global existence, energy decay and blow up of solutions are studied for a system of wave equation with nonlinear damping and source terms. In the fifth chapter, the energy decay and blow up of solutions for a higher order system with weak damping term are studied. In the sixth chapter, global existence, energy decay and blow up of solutions are studied for a higher order systems with strong damping, nonlinear damping and source terms. Dicle Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü'nce 12-FF-150 desteklenmiştir.

Lisansüstü tezlerin elektronik ortamda toplanması, düzenlenmesi ve erişime açılması konusuna ilişkin yök'ün 18.06.2018 tarihli yönergesine istinaden artık bu tarihten sonra gizlilik şartı aranmayan bütün tezler erişime açılacaktır. Bu tezin ilk bölümünde fen ve mühendislik gibi uygulamalı bilimlerde ortaya çıkan diferansiyel denklemlere kısaca değinilmiş ve enerji azalması ile ilgili temel bilgiler verilmiştir. İkinci bölümde yüksek mertebeden doğrusal olmayan dalga denklemleri ile ilgili yapılan çalışmalar özetlenmiştir. Üçüncü bölümde diferansiyel denklem sistemleri, fonksiyonel analiz ve Sobolev uzayları ile ilgili temel kavramlar ve bazı eşitsizlikler verilmiştir. Daha sonra enerji azalması ile ilgili kullandığımız lemma verilmiştir. Dördüncü bölümün birinci kısmında yüksek mertebeden doğrusal olmayan viskoelastik dalga denkleminin çözümlerini varlığı ele alınmıştır. İkinci kısım ise tezin esas kısmı olup, yüksek mertebeden Kirchhoff tipli dalga denklem sisteminin çözümlerinin global varlığı ve enerji azalması ispatlanmıştır. In the first chapter of this thesis, differential equations emerging in applied sciences, such as engineering and science, are briefly dealt with, and the basic information regarding decay of solutions is given. In the second chapter, the studies on high order nonlinear wave equations are summarized. In the third chapter, the basic concepts of differential equations, functional analysis and Sobolev spaces and some inequalities are given. After that, we used the lemma of energy reduction. In the first part of the fourth chapter, the existence of solutions of high order nonlinear viscoelastic wave equation is discussed. The second part of the thesis is the global existence and energy decay of the solutions of the higher order Kirchhoff type wave equation system has been proven. ZGEF.18.009 nolu proje kapsamında Dicle Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü (DÜBAP) tarafından desteklenmiştir.

Bu tezin ilk bölümünde diferansiyel denklemler hakkında bilgi verilmiş olup basit anlamda blow up ve konkavlık karşılaştırılmıştır. İkinci bölümde denklem hakkında bilgi verilecek olup çözümlerin patlaması ile ilgili günümüze kadar yapılan çalışmalar tarihi gelişimiyle ele alınmıştır. Üçüncü bölümde tez boyunca gerekli olan temel tanım, teorem ve eşitsizlikler verilmiştir. Dördüncü bölümde ise zayıf dampig terim içeren viskoelastik denklem sisteminin pozitif başlangıç enerjisi için çözümlerinin patlaması çalışılmıştır. Anahtar Kelimeler: Patlama, Viskoelastik denklem, Zayıf damping terim. In the first chapter of this thesis, differential equations are given, but in a simple sense, blow up and concavity are compared. In the second chapter, the historical developments of the blow up of solutions are investigated. In the third chapter, the basic definitions, theorems and inequalities that will be used in this thesis are provided. The fourth chapter is weak damping terms that contain the blow up of solutions for a system of Viscoelastic wave equation for positive initial energy is studied. Keywords: Blow up, Viscoelastic wave equation, Weak damping term. Bu çalışma Dicle Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü (ZGEF.17.009) tarafından desteklenmiştir.

Kanser günümüzde insanoğlunun karşı karşıya bulunduğu ancak tanı ve tedavisinde henüz önemli bir başarı sağlanamayan çok önemli bir hastalık grubudur (Greenlee, Hill Harmon et al. 2009).İstatistiklere göre 2008 yılında dünyada yaklaşık 12.7 milyon yeni kanser vakası görülmüş olup, 7.6 milyon kansere bağlı ölüm bildirilmiştir. Yeni kanser vakalarının % 56' sı ve kansere bağlı ölümlerin % 64' ü ekonomik olarak gelişmekte olan ülkelerde görülmektedir. Halihazırda cerrahi, kemoterapi, radyoterapi gibi tedavi yöntemleri uygulanmakta olup, ancak sayılan yöntemlerin çok sayıda yan etkileri olduğundan dolayı bu yöntemlerin kullanmasını kısıtlamaktadır. Hipertermi olarak adlandırılanan kanser tedavi yöntemleri daha az zararlı oldukları için önem arz etmektedir. Bu yöntemde kanser bölgesinin sıcaklığı vücudun normal sıcaklığına göre 5?C artırıldığında, kanser hücreleri hasar görür, ve tümör ablasyonu gerçekleşir. Nanoteknoloji alanlarının gelişmesi, biyomedikal tanı ve tedavi yöntemlerinde yararlar sunmaktadır. Bunlardan radyofrekans (RF) dalgaları ile manyetik ve altın bazlı nanopartiküllerin ?özgül soğurma oranı? (SAR) mekanizmasın ile oluşan RF hipertermisi büyük öneme sahiptir.Bu tez çalışmasında, sentezlenen farklı şekil ve türde nanopartiküllerin RF hipertermisine olan etkisi araştırılmıştır. Bu bağlamda, anten modüllü 144.000 MHz ve 200 watt RF jeneratörü, sentezlenen nanopartiküller ve in-vitro çalışmalarında olan hücre hatlarına uygulanmış olup sıcaklık artışı kızılötesi termal kamera ile gözlenmiştir.Öncül deneylerde RF dalgaları farklı RF güçlerinde (180, 120 ve 80w) ve yoğunluklarda (30, 15, 5 ppm) nanopartikül çözeltilerine uygulanmıştır. Bu etkileşme sonucu, nanopartikül çözeltilerinin hipertermi ile sıcaklık artışı gözlenmiştir. Aynı RF ile nanopartiküllerin etkileşimi, fibroblast ve meme kanseri (MCF-7) hücre hatlarına uygulanmıştır. Etkileşme sonucu, hipertermik sıcaklıktan kaynaklanan hücre canlılığı, apoptoz ve nekroz sonuçları her iki hücre tipi için değerlendirilmiştir.Elde edilen sonuçlara göre en yüksek sıcaklık artışları manyetik nanopartikül çözeltisinde, en yüksek RF gücünde (180W) ve en yoğun çözeltilerde (30ppm), 44 ?C olarak gözlenmiştir. İn-vitro deneylerinde, maksimum hücre apoptoz ve nekroz 15 ppm nanoaprtiküll çözeltilerinde, en yüksek RF gücündende (180W), MCF-7 hücre hattında %62±7 apoptoz değeri ile gözlenmiştir.Sonuç olarak, elde edilen değerlere göre, manyetik nanoparetiküller için 180W RF gücü ve 30 ppm derişimde maksimum hipertermik sıcaklık artışı sağlamıştır. İn-vitro deney sonuçlarına göre en yüksek apoptoz değerleri, nanopartiküllerin 15 ppm yoğunluğunda olduğu çözeltide elde edilmiştir. Cancer is a one of the most important diseases of human being. Although a lot of progress have been achieved in the diagnosis and treatment of cancer, their current levels are not fully satisfying (Greenlee, Hill Harmon et al. 2009). According to the statistics, approximately 12.7 million new cases of cancer was diagnosed worldwide in 2008. During the same period 7.6 million cancer-related deaths were reported. From this total, %56 of new cancer cases and %64 of cancer deaths occured in economically developed countries. Presently classical cancer treatment methods include surgery, chemotherapy and radiotherapy. The applications of these modalities have been limited due to their side effects. Recently, hyperthermic techniques of cancer treatment have gained a great importance due to lower unwanted harmful effects.In standard hyperthermia, an increase in body temperature of up to 5?C above normal level leads to the death of cancerous cells via ?tumor ablation?.Developments in nanotechnology have made new insights into their use in biomedical diagnostic and therapeutic applications. Radiofrequency (RF) induction of hyperthermia in magnetic or gold-based nanoparticles using ?Specific Absorption Rate?(SAR) mechanism has become a promising technic in the treatment of cancer.In this dissertation, the effects of nanoparticles of different structure and size on RF hyperthermia have been investigated. An antenna type RF generator module of 144.000 MHz and 200 watt has been used as the source of energey. The RF waves produced were applied to a diverse range of nanoparticles. The effect of hyperthermia were studied in cell lines in in-vitro settings. The resultant temperature rise was detected by the infrared thermal camera.In primary experiments, RF was implemented in different RF powers (180, 120 and 80w) and on different nanoparticle solutions (30, 15, 5ppm). The resultant increase of temperature in the nanoparticle solution was detected by thermal camera. The same setting was implemented in the fibrobastic and breast cancer cell (MCF-7) lines. Viability, apoptosis and necrosis were evaluated for both cell lines.According to the results, it was observed that the highest temperature, 44 ?C, was attained with the highest RF power (180W) in the magnetic nanoparticles at the highest concentration (30 ppm).In contrast, in MCF-7 cell lines, the maximum cell apoptosis was observed at 180 W RF power and 15 ppm concentration. At the end of experiment, %62±7 of the cells showed apoptotic changes.In conclusion, maximum rise in temperature was reached at 180 W RF power and 30 ppm nanoparticle concentration in magnetic nanoparticles. On the contrary, highest level of apoptosis was attained with the same particle type and RF power but at a lower, 15 ppm nanoparticle, concentration. 118

Sunulan tezin amacı, damak yarıklarının onarımında kullanılmak üzere farklı rejimlerde büyüme faktörü salan doku iskelelerinin üretilmesidir. Tez kapsamında ilk olarak, hazırlanan jelatin filmlere (%3 m/v damıtık su içerisinde) 2 farklı büyüme faktörü yüklenmiştir. Büyüme faktörlerinden ilki, hücre transformasyonunu tetikleme yeteneği sebebiyle ve eksikliklerinde damak yarıklarının oluşumuna sebep olan dönüştürücü büyüme faktörü ß3 (TGF-ß3), ikincisi mineralize kemik oluşumunu uyarma potansiyeli sebebiyle kemik morfogenetik protein 2 (BMP-2)' dir. Büyüme faktörü içermeyen, yalnız BMP-2, TGFß-3 ve BMP-2'nin birlikte yüklendiği üç farklı formda jelatin film daha sonra poli(L-laktat) (PLA) ve poli(?-kaprolakton) (PCL) polimerik gözenekli doku iskelelerine yerleştirilmiştir.Tez çalışmasının ikinci bölümünde deney hayvanlarında (Wistar sıçanları) cerrahi işlem ile kendiliğinden iyileşmeyen (kritik boyutlu) alveol defektleri oluşturulmuştur. Hasarlı bölgeye, biyoaktif ajan yüklenmemiş (boş), yanlız BMP-2 yüklenmiş ve ayrı ayrı TGF-ß3 ve BMP-2 yüklenmiş jelatin filmleri içeren 3 farklı türdeki laminat doku iskeleleri deney hayvanlarına yerleştirilmiştir. Negatif kontrol grubu olarak seçilen grubta alveol defekti oluşturulup denekler başka işleme maruz bırakılmamıştır. Pozitif kontrol grubu olan otogreft grubunda ise deneğin iliyak kemiğinden alınan otogreft hasarlı bölgeye implante edilmiştir. 2 farklı zaman diliminde incelenecek olan toplam 10 grubun her birinde 7 deney hayvanı kullanılmıştır (10 grup; n=70). 1. ve 4. aylarda sakrifiye edilen hayvanların defekt bölgelerinden alınan örnekler önce makroskopik olarak ve sonrasında mikro-CT analizleri yapılarak yeni kemik dokusunun hacimsel değeri hesaplanmıştır. Yapılan micro-CT incelemelerinde 1 aylık dönemin sonunda otogreft grubunda yeni kemik oluşumu gözlenirken, grupların kendi içlerindeki zamana bağlı karşılaştırılmalarında yalnız TG-ß3/BMP-2 grubu anlamlı bir farklılık göstermiştir. Örnekler micro-CT incelemeleri sonrasında histolojik incelemeye tabi tutulmuştur. Bu incelemelerde hematoksilin, eozin ve masson trikrom ile boyanmış, kesitler defekt iyileşmesi, yeni kemik oluşumu ve doku cevabı açısından değerlendirilmiştir. Histolojik çalışmalardan elde edilen veriler 1. ve 4. aylarda otogreft grubunda hızlı bir iyileşmenin olduğunu gösterirken 4. ayda BMP-2 ve TGF-ß3/BMP-2 gruplarının otogreft grubundaki yeni kemik oluşum değerlerine en yakın sonuçları verdiği saptanmıştır.Ayrıca osteoblastlarca kana salınan alkalen fosfotaz'ın (ALP) kemiğe özgü formu olan kemik spesifik alkalen fosfataz (BALP) tayini için 21. günde ve 4. ayda deneklerden kan toplanmış ve serumlarından ELİZA yöntemi ile BALP derişimi incelenmiştir. Elde edilen sonuçlarda 21. günde ölçülen BALP derişiminde anlamlı bir farklılık gözlenmemiştir. Fakat 4.ayda BALP aktivitesinde otogreft ve TGF-ß3/ BMP-2 gruplarında anlamlı bir artış saptanmıştır. Paralel olarak yapılan moleküler testler ile TGF-ß3 ve BMP-2'nin in vivo kemik oluşumuna etkisi, osteoblast farklılaşması ve çoğalmasında moleküler belirteç olarak kullanılan genlerin (osteokalsin, osteonektin, alkalen fosfataz, kemik siyaloproteini, runt ilişkili transkripsiyon faktörü 2 ve tip I-kollajen) ifade düzeylerinin saptanmasıyla moleküler düzeyde değerlendirilmiştir. Gen ifade düzeyleri, gerçek zamanlı ters transkriptaz polimeraz zincir reaksiyonu (RT-PCR) yöntemi kullanılarak saptanmıştır (5 grup; n=25). Gen ifade düzeylerinin zamana bağlı değişimi 7. günde biyopsi alınıp, 21. günde sakrifiye edilen deneklerden alınan örneklerle çalışılarak değerlendirilmiştir. Her grupta sözü geçen genlerin ifade düzeylerinde anlamlı farklılıklar gözlenmiştir. Diğer sonuçlarla da paralellik göstererek TGF-ß3/ BMP-2 grubunda kemik oluşumunda rol oynayan genlerin ifade düzeylerinde oldukça anlamlı artışlar gözlenmiştir The aim of this thesis is to produce scaffolds that release growth factors in different regimes in order to use them in cleft palate repair. In the context of the study, 2 different growth factors were loaded to gelatin films (3% m/v in H2O). The first growth factor was TGF-ß3 since in the abscence of it cleft palate may appear and at the same time it has the ability to trigger the cell transformation and the second factor was BMP-2 due to its potential to induce the mineralized bone generation. In this part of the thesis, gelatin films were prepared in 3 different groups as unloaded (no growth factor were loaded), BMP-2 loaded and TGFß-3 loaded. The gelatine films, both unloaded and loaded with growth factors, were placed into the poly(L-lactate) (PLA) and poly(?-caprolaktone) (PCL) polymeric scaffolds.In the second part of the thesis, cleft palates were created with surgical operation in the experimental animals (Wistar rats). The scaffolds without bioactive agents and ?TGF-ß? and ?BMP-2? loaded gelatine films containing scaffolds were placed into the defects of the experimantal animals (10 group ;n=70) in a suggested model (only BMP-2 loaded gelatine film placed scaffolds, separately loaded ?TGF-ß? and ?BMP-2? placed at the same scaffold). An alveolar defect was created in the negative control group and no other operations exposed to these animals. In the positive control group, the otogreft which was taken from animal?s iliac bone was implanted to the defect side. 7 experimental animals were used for each group in 2 different time periods, and the volumetric values of the newly formed bone tissues were measured through first taking microscopic and then micro-computerized tomography (micro-CT) from the defect areas of the animals, by sacrificiying at the 1st and the 4th month. After the period of a month new bone formation observed in the autogreft group whereas due to time dependent comparison of groups within themselves only TGF-ß3/BMP-2 group showed a significant difference.Samples were put into histological observation after micro-CT analysis. Fractions that were dyed with haematoxylin, eosin and masson trichrome were evaluated in the contex of recovering defects, new bone generation and tissue response. Data obtained from histological studies showed that there was a quick regeneration in autogreft group in 1st and 4th months whereas BMP-2 and TG-ß3/BMP-2 groups showed closer results to new bone generation values of autogreft groups in 4th month.Morever, for the measurement of BALP, which is the specific bone form of the ALP that is released to the blood via osteoblasts, in each 21th days and 4th months, blood has been gathered and from their serum, BALP concentrations were examined through the ELISA method. BALP concentrations measured on 21th day no significant difference was observed. However in the 4th month there was a significant increase in BALP activity in autogreft and TG-ß3 / BMP-2 groups. The genes that were used as molecular indicators (osteocalsin, osteonectine, alkaline phosphotase, bone sialoprotein, runt related transcription factor and type I collagen) for the formation of in vivo, bone, osteoblast differentiation and proliferation were selected and the level of gene expressions were determined to evalute the effect of TGF-ß3 and ?BMP-2?. Gene expression levels were determined using real time reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR) method (5 groups, n=25). Time dependent changes of gene expression levels was assessed by working with the samples that were obtained from experimental animals from which biopsy were taken on 7th day and which were sacrificed on 21th day. Significant differences were obtained in expression levels of the genes mentioned. Paralel to the other results there observed very significant increases in the expression levels of genes that play role in bone regeneration in TGF-ß3 / BMP-2 groups. 96

Sunulan tez çalışmasının amacı; doku mühendisliği yaklaşımı ile daha hızlı ve kaliteli kemik dokusu oluşumu sağlamak amacıyla, kriyojel esaslı biyobozunur fiberler ile desteklenmiş doku iskelelerinin hazırlanması ve karakterizasyonudur. Doku mühendisliğinde kullanılan doku iskelelerinin başarısı, doku iskelesi materyallerinin özellikleri ile belirlenir. Doku iskelesinin mekanik, kimyasal ve geometrik özellikleri doku iskelesinin işlevselliği açısından bu kapsam içerisinde yerini alır. Yeni doku oluşumu gerçekleşirken doku iskelesi mekanik kararlılığını sürdürebilmelidir. İdeale yakın gözenek yapısı oluşturan kriyojel hazırlama tekniği ile elde edilen doku iskelelerinin en önemli dezavantajı, mekanik olarak zayıf olmalarıdır. Doku iskelelerinin çeşitli biyobozunur fiberler ile desteklenerek mekanik özelliklerinin geliştirilmesi, gerçekleştirilen tez çalışmasının ana hedefini oluşturmaktadır.Tez kapsamında yapılan çalışmalar başlıca üç ana bölümden oluşmaktadır. Birinci bölümde; PLA-PEG [poli(laktat)-poli(etilen glikol)] blok kopolimerlerinin sentezi ve karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Blok kopolimerler; katalizör olarak kalay oktoat kullanılarak, daha önce grubumuzun çalışmalarında belirlenen koşullarda sentezlenmiştir. Kopolimerlerin karakterizasyonu GPC, FTIR, NMR, DSC gibi yöntemler kullanılarak gerçekleştirilmiş ve kopolimerizasyon konfirme edilmiştir.İkinci bölüm; fiberlerin hazırlanması ve üretilmesi aşamasından oluşmuştur. Üç tür hazır sentetik fiber kullanılmıştır. Bu fiberlerden birincisi ?vikril? ya da ?polyglactin 910? ticari isimleri ile satılan, ameliyat ipliği olarak kullanılan polilaktat/glikolat çok flamanlı ipliklerdir. Satın alınma yolu ile temin edilmiştir. Vikril; deneysel çalışmalarda PLA-PEG blok kopolimerine ilave edilmek üzere; 3 farklı çapta, üç farklı boyda ve üç farklı matriks/fiber oranı'nda hazırlanmıştır. İkinci fiber türü, ?katgut? ticari adı ile satılan doğal kolojen esaslı fiberlerden oluşan yine ameliyat ipliği olarak kullanılan fiberlerdir. Satın alınma yolu ile temin edilmiştir. Katgut; jelatin esaslı doku iskelesi yapısına ilave edilmek üzere yine 3 farklı boyda, üç farklı çapta ve üç farklı matriks/fiber oranında hazırlanmıştır. Üçüncü fiber türü ise kitosandır. Kitosan, amin grupları nedeniyle pozitif yük taşıyan kitin türevi bir biyosentetik polisakkarittir. Kitosan fiberleri ıslak eğirme yöntemi ile üretilmiştir. PLA-PEG blok kopolimerinin yapısına ilave edilmek üzere, 3 farklı çapta ve 3 farklı matriks/fiber oranında hazırlanmıştır.Çalışmanın üçüncü bölümünde, kriyojel hazırlama tekniği ile doku iskeleleri hazırlanmış ve karakterizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Tez çalışması kapsamında; 2 farklı yapıda polimere 3 farklı fiber ilavesi ile 3 farklı türde doku iskelesi hazırlanmıştır: Jelatin/katgut, PLA-PEG/vikril ve PLA-PEG/kitosan. Doku iskelelerinin gözenek yapıları (boyut, şekil, birbirleri ile bağlantılı olma gibi), bozunma davranışları, şişme dereceleri ve mekanik özellikleri incelenmiş ve bu özellikleri birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Fiber katkılı PLLA-PEG ve jelatin esaslı doku iskelelerinin SEM görüntülerinden; fiber çapı, boyu ve ağırlıkça matriks/fiber oranına bağlı olarak değişen, çok çeşitli gözenek yapılarına sahip kriyojeller elde edildiği görülmüştür. Jelatin esaslı kriyojelin, PLLA-PEG esaslı kriyojele göre çok daha büyük gözeneklere sahip olduğu görülmüştür. Fiber katkısız PLLA-PEG ve jelatin esaslı kriyojellerin, fiber katkılı olanlara göre şişme değerleri daha yüksek bulunmuştur. Sonuç olarak, fiber katkısız kriyojellerin mekanik özelliklerinin daha zayıf olduğu görülmüştür. Bozunma davranışları; fiber katkısının doku iskelelerinin bozunma hızını yavaşlattığını göstermiştir. Ve son olarak sitotoksisite testleri gerçekleştirilerek tez tamamlanmıştır. Testler, kriyojellerin hücre canlılığı açısından verimli olduklarını göstermiştir.Anahtar Kelimeler: Kemik doku mühendisliği, biyobozunur kompozit doku iskeleleri, biyobozunur polimerler, PLLA, PEG, jelatin, katgut, vikril, kitosan, ıslak eğirme, kriyojel, mekanik dayanım.Danışman: Prof. Dr. Erhan Bişkin, Hacettepe Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü The goal of the thesis is to prepare composite polymeric tissue engineering scaffolds reinforced with biodegradable fibers based on cryogellation method. The success of scaffolds used for tissue engineering is determined by the material properties of the scaffold. These include optimized mechanical, chemical and geometrical properties of the scaffold for effective functioning. The scaffold must be able to provide mechanical stability to the tissue as it forms. The most important disadvantage of the scaffold prepared by the cryogellation technique which provides almost ideal pore structure is to yield mechanically weak structures as a consequence of the resulting small amount of polymer supporting to the whole structure. Improvement of the mechanical properties of scaffolds by reinforced with several biodegradable fibers is the main object of this thesis.The thesis consists of three main studies. PLLA-PEG [poly(lactat)-poli(ethylene glycole)] block copolymers were synthesized and characterized in the initial part of studies. Block copolymers were synthesized in the presence of stannous octoate as a catalyst under the conditions which were determined in our group studies in the past. The characterization of the copolymers was conducted by using GPC, FTIR, NMR, DSC and copolimerization was confirmed.Fibers were prepared and produced in the second part of the study. Three types of commercially available synthetic fibers were used. First one is a polylactate/glycolate multiflament surgical suture material marketed under the trade names ?Vicryl? and ?Polyglactin 910?. Vicryl was obtained from the trade company. In order to reinforce PLLA-PEG copolymers, vicryl fibers were prepared in three different length, diameter and matrix/fiber ratio in terms of weight. Second fiber type is composed of natural collagen based fibers which is used as a surgical suture material and marketed under the trade name ?catgut?. Catgut was obtained from the trade company too. In order to be added into gelatin based scaffolds, catgut fibers were also prepared in three different length, diameter and matrix/fiber ratio in terms of weight. The third and the last fiber type is chitosan. Chitosan is a biosynthetic polysaccharide that is the derivative of chitin and carries a positive charge from amine groups. Chitosan fibers were produced by wet spinning method. This fibers were prepared in three different diameter and matrix/fiber ratio in terms of weight so as to added PLLA-PEG based scaffolds.Scaffolds were prepared by the cryogelation technique (or gelation at subzero temperatures) and characterized in the third part of the study. Within the context of thesis, 3 different type of fibers used to reinforce two different type of polymer based scaffolds: Gelatin/catgut, PLLA-PEG/vicryl and PLLA-PEG/chitosan. Scaffolds are characterized in terms of their structure, pore morphology (size, shape, interconnected etc.), degradation kinetics as well as their swelling kinetics and mechanical properties. Characterization studies were aimed at making a comparison between scaffolds. Various pore morphologies were obtained depending on the fiber diameter, length and matrix/fiber ratio in terms of weight from the SEM images of fiber added PLLA-PEG and gelatin based scaffolds. In comparison, gelatin based cryogel has much more large pores than PLLA-PEG cryogel. The non-fiber added PLLA-PEG and gelatin based cryogels had a higher swelling rate as compared to fiber added ones. As a consequence, non-fiber added cryogels had weak mechanical properties. Degradation kinetics revealed that fiber addition to the scaffolds slows down their degradation rate. In vitro cytotoxicity tests were performed as the last part of the thesis. All scaffolds had minimal cytotoxicity and demonstrated a good efficiency in cell viability.Keywords: Bone tissue engineering, biodegradable composite scaffolds, biodegradable polymers, PLLA, PEG, gelatin, catgut, vicryl, chitosan, wet spinning, cryogel, mechanical properties. 135

Tez çalışmasının amacı polimerik ve/veya kompozit malzemelerden oluşan biyobozunur skafoldların hazırlanmasıdır. Daha özel olarak bu çalışma skafoldların yapı ve yüzey özelliklerinin yeni yaklaşımlar kullanılarak iyileştirilmesini ve bu yapıların biyouyumluluk, biyobozunma ve kemik oluşturma kapasitesi gibi özelliklerinin değerlendirilmesini hedeflemektedir. Çalışma dört alt-grup altında incelenebilir. Tezin ilk aşamasında, doku mühendisliği için gözenek bağlantılarını iyileştiren yeni bir teknik geliştirilmiştir. Bu amaç için, ikili porojen yaklaşımıyla, çözücü buharlaştırma ve partikül ekstraksiyonu tekniğiyle skafoldların üretilmesi için medikal saflıkta poli(laktik asit) kullanılmıştır. Makro-gözenek boyunu 106-250 µm arasında tutmak için sodyum klorür (NaCl) kullanılırken, naftalin ya da süperkritik karbon dioksit gözenekler arası bağlantıların iyileştirilmesi için ikinci porojen olarak kullanılmıştır. Naftalinle ya da naftalin kullanılmadan süperkritik karbon dioksit ile üretilen skafoldların üç boyutlu morfolojisi optik koherens tomografi ve taramalı elektron mikroskobu ile incelenmiştir. Skafoldların mekanik özellikleri sıkıştırma testleriyle karakterize edilmiştir. Hücre tutunmasının incelenmesi için skafoldlara MG63 osteoblastik hücreleri ekilmiştir. Hücre canlılığı konfokal mikroskop ile değerlendirilmiştir. Çözücü buharlaştırma/partikül ekstraksiyon sürecinde ikinci porojen olarak naftalin kullanımının gözenekler arası bağlantıları iyileştirdiği ortaya çıkarılmıştır. Naftalinle hazırlanan ya da tekli porojen tekniğiyle üretilen hücre-skafold yapıları live/dead flüoresans boya kiti kullanıldığında, skafold hazırlama sürecinde kullanılan naftalinin hücre canlılığını etkilemediğine işaret edecek şekilde güçlü yeşil flüoresans vermiştir.Tezin ikinci aşamasında ise kalay oktoat katalizinde iki biyobozunur polimer, poli(L-laktat) (PLA) ve poli( ? -kaprolakton) (PCL) sentezlenmiştir. Polimerlerin molekül ağırlıkları PLLA ve PCL için sırasıyla yaklaşık olarak 200 kDa ve 40 kDa olarak hesaplanmıştır. Gözenekler arası bağlantıların arttırılması için süperkritik karbon dioksitin (sc-CO2) uygulandığı, gözeneklerin oluşturulmasında ise oldukça klasik bir tuz ekstraksiyon yönteminin kullanıldığı ikili porojen yaklaşımıyla polimerik skafoldların üretilmesi için bu iki polimerin bir blendi (ağırlıkça 50/50) kullanılmıştır. Bozunma ve mekanik davranışın karşılaştırılması için diğer blendler de hazırlanmıştır. Bu amaçla 6 aylık bir in vitro bozunma çalışması ve bir dizi mekanik test yapılmıştır. Salım kinetiklerinin değerlendirilmesi için, bu skafoldlardan protein salımını araştırmak üzere bir BSA modeli kullanılmıştır.Çalışmaların üçüncü aşamasında ise polimerik blendden hazırlanan skafoldlar ile bunların kolojen ve/veya kolojen artı hidroksiapatit (HA) partikülleri (25-45 µm) ile kaplanmış olanları arasında bir karşılaştırmanın yapılması amaçlanmıştır. SEM ve mikro-CT görüntüleri, HA partiküllerinin matris içerisinde, gözenekliliği önemli ölçüde değiştirmeksizin gözenek yüzeylerinde iyi bir şekilde dağıtıldığını göstermiştir. Mikro-CT ile ölçülen gözeneklilik HA kaplamanın ardından % 94,7'den % 84,7'ye inmiştir. Hücrelerin bu skafoldlarla etkileşiminin gözlenmesi için hücre kültüründe bir MG63 osteoblastik hücre hattı kullanılmıştır. SEM ve konfokal mikroskop görüntülerinin yanında DNA ve protein analizleri kolojen + HA kaplı skafoldlarda daha iyi bir hücre tutunması ve proliferasyonu olduğunu göstermiştir.Tezin son aşamasında ise bu biyobozunur skafoldlar, dişi Sprague Dawley sıçanlarının (n=96) kullanıldığı 6-aylık bir hayvan deneyinde osteokondüktif özellikleri bakımından incelenmiştir. Deney hayvanları, skafold grubu, mezenkimal kök hücre grubu ve skafold artı kök hücre grubu adında 3 gruba ayrılmıştır. Seçilen zaman noktalarında (1, 3 ve 6 ay) kemik numuneleri çıkartılmış, fikse edilmiş ve bir mikrotom kullanılarak kalınlığı 5 mikrometre olan kesitler alınmıştır. Hematoksilin & eozin ve Masson trikrom boyanmış kesitler hücrelere ve/veya implanta cevaben defekt iyileşmesi, yeni kemik oluşumu ve doku cevabı açısından değerlendirilmiştir. 20 kesitten rasgele bir kesit alınmış ve her bir numune için hesaplama yapılmıştır. Bu aşamada bir nicel analiz kullanılmıştır. Defektteki yeşile boyanmış yeni kemik alanı Masson trikrom boyalı kesitler üzerinde hesaplanmıştır. Yeni kemik miktarının istatistiksel açıdan önemliliğini değerlendirmek için parametrik varyans analiz testi (sırasıyla çoklu karşılaştırmalar için one way ANOVA ve post-hoc test olarak Tukey testi) yapılmıştır. Kemik iyileşmesi ve doku cevabı parametrik-olmayan testlerle (çoklu karşılaştırmalar için Kruskal-Wallis ve Beonferoni düzeltmesi ile post-hoc test olarak Mann Whithey U) analiz edilmiştir. Osteoblastik ve osteoklastik aktivite tarafından kontrol edilen kortikal kemik yeniden yapılanması ve kemik iliği elemanlarının iyileşmesi de yine her bir grup için semikantitatif olarak incelenmiştir. Histoloji çalışmaları neticesinde yeni kemik oluşumunun en ileri düzeyde gözlendiği grubun skafold + kök hücre grubu olduğu bulunmuştur. Kullanılan skafolda herhangi bir doku cevabı gelişmemiştir. Skafold biyouyumlu olarak izlenmiştir. The object of the thesis is to prepare biodegradable scaffolds consist of polymeric and/or composite materials. More particularly, this study is aimed at enhancing scaffolds? structural and surface properties by using novel approaches and evaluating the biocompatibility, biodegradation and bone forming capacity features thereof. Study can be divided into four sub-groups. At the first stage of the thesis, a new scaffold fabrication technique enhancing pore interconnectivity for tissue engineering has been developed. For this purpose, medical grade poly (lactic acid) was utilized to generate scaffolds by solvent-evaporating and particulate-leaching technique using a new dual porogen approach. Sodium chloride (NaCl) was used to control macro-pore size as to 106 to 250 ? m; whilst naphthalene or supercritical carbon dioxide was utilized as a porogen to increase pore interconnections. In another part of this stage, supercritical carbon dioxide was utilized as a second porogen. The three dimensional morphology of the scaffolds manufactured with and without naphthalene and by using supercritical carbon dioxide was examined by optical coherence tomography and scanning electron microscope. The mechanical properties of the scaffolds have been characterized by compression tests. MG63 osteoblastic cells were seeded in the scaffolds to study the cell attachment. Cell viability was evaluated by confocal microscopy. It is revealed that introducing naphthalene as the second porogen in solvent-evaporating/particulates-leaching process resulted in improvement of the pore interconnectivity. Both cell-scaffold constructs made with and without naphthalene exhibited strong green fluorescence when using live/dead fluorescent dye kit, indicating that the naphthalene in the scaffold preparation process did not affect cell viability.In the second part of the thesis, two different biodegradable polymers, namely poly(L-lactide) (PLLA) and poly( ? -caprolactone) (PCL) were synthesized by using stannous octoate as the catalyst. Molecular weights of the polymers were about 200 kDa and 40 kDa for PLLA and PCL, respectively. A blend of these two polymers (with a weight ratio of 50/50) was used to produce polymeric scaffolds with the dual porogen approach in which a rather classical salt leaching technique was applied in order to create pores within the matrix, while supercritical-CO2 (sc-CO2) treatment was used for enhancing the interconnectivity. Other blends were also produced to compare degradation and mechanical behavior. For this purpose, a 6-months in vitro degradation study and a series of mechanical tests were performed. In order to evaluate release kinetics, a BSA model was used to investigate protein release from these scaffolds.Third part of the thesis was aimed at to make a comparison between the scaffolds made of polymeric blend and their respective collagen and/or collagen plus hydroxyapatite (HA) particles (25-45 µm) incorporated ones. SEM and micro-CT images exhibited that HA particles are thoroughly distributed within the matrices onto the pore surfaces without changing the porosity significantly. Porosity measured with micro-CT was decreased from 94.7 % to 84.7 % after HA coating. A MG63 osteoblastic cell line was used to observe interaction of cells with these scaffolds in cell cultures. SEM and confocal microscopy images as well as DNA and protein assays showed better cell attachment and proliferation on the collagen + HA coated scaffolds.In the final part of the thesis, these biodegradable scaffolds were evaluated for their osteoconductive properties in a 6-months animal experiment performed by using female Sprague Dawley rats (no=96). Animals divided into three groups, namely scaffold group, mesenchymal stem cells group, and mesenchymal stem cells plus scaffold group. After selected time points (1, 3, and 6 months), bone specimens were removed, fixed and serial sections of five micrometer in thickness were cut with a sliding microtome. Haematoxylin & Eosin and Masson?s trichrome stained sections were evaluated for defect healing, new bone formation and tissue response to cells and/or implant. One section from each 20 sections was randomly taken, and quantified from each sample. At this stage quantitative analysis was performed. The green stained new bone area in the defect was calculated on Masson?s trichrome-stained sections. The quantity of new bone was analyzed by parametric variance analysis test (one way ANOVA and Tukey test for multiple comparison and as post-hoc test respectively) to assess statistical significance. Bone healing and tissue response were analyzed by non-parametric tests (Kruskal-Wallis for multiple comparison and Mann Whitney U as post-hoc test with Bonferoni correction). Cortical bone remodeling by controlled osteoblastic and osteoclastic activity and the bone marrow elements recovery were also semiquantitatively examined for each group. According to histology results, the highest degree in new bone formation was occurred in scaffold + stem cell group. There has been no tissue response to implanted materials. Scaffold was found to be biocompatible. 188

iSERT DOKU ONARIMI Ç N ZENOGRAFT ÜRET MLevent Mete ÖzgürbüzÖZSunulan çalışmanın amacı sert doku onarımında kullanılmak üzere sığırkemiğinden zenograft üretme sürecinin geliştirilmesidir. Danalar herhangi birhastalık transfer riskini ortadan kaldırmak üzere dikkatle seçilmiş, veterinerkontrolünde kesim gerçekleştirilmiş ve femur kemikleri çıkarılmıştır. Bu kemikler+2ºC dereceye soğutulmuş ve yüzey sıcaklığının artmasını önlemek için süreklisoğuk su akımı altında dikdörtgen parçalar halinde kesilmiştir. Bu kemikparçalarından istenmeyen bölümlerin çıkarılması ve böylece zenograftınhazırlanması için çözücü esaslı bir süreç uygulanmıştır. Parçalar şu farklıçözücüler ile farklı koşullarda etkileştirilmiştir: (1) etil alkol ile; (2) iyonik olmayanbir deterjan ile; (3) bir tuz çözeltisi ile (NaCl); (4) aseton ile; (5) hidrojen peroksitçözeltisi ile; (6) NaOH çözeltisi ile; ve son olarak (7) bir ultrasonik banyoda saf suile. Temizleme sürecinden sonra, zenograftlar 35ºC'de kurutulmuş, plastikpaketlere konulmuş ve bir gamma sterilizatör sisteminde 18 kGy radyasyondozunda sterillenmiştir. Üretilen zenograftların makro yapıları bir optik mikroskopve bir taramalı elektron mikroskop (SEM) kullanılarak incelenmiş ve ortalamagözenek boyutları 100-400 µm aralığında bulunmuştur. Enerji dağılım spektrumu(EDS) inorganik yapının hidroksiapatit' den oluştuğunu göstermiş ve Ca/P oranı1.88 olarak bulunmuştur. FTIR spektrumları ile üretilen zenograftların,hidoksiapatite ilave olarak kollajen de içerdikleri gösterilmiştir. X-ışını difraktometrespektrumları zenograftlardaki hidroksiapatit kristal yapısını göstermiştir. Termalgravimetrik analiz (TGA) zenogarftların %9 su ve %26 kollajen içerdiğinigöstermiştir. Zenogrfatların sıkışma direnci 297 kgf olarak bulunmuştur. MTTtestleri zenograftların sitotoksisitesinin %10'un altında olduğunu göstermiştir.Anahtar Kelimeler: Kalsiyum Fosfat Seramikleri, kemik graftları, zenograft, Kemikiyileştirilmesi, sert doku onarımıDanışman: Prof. Dr.Erhan Pişkin, Hacettepe Üniversitesi, Kimya MühendisliğiBölümü, Biyomühendislik ABD, 06532, Beytepe/Ankara iiPRODUCTION OF XENOGRAFTS FOR HARD TISSUEREPAIRLevent Mete ÖzgürbüzABSTRACTThe aim of this study is to develop a production procedure of xenografts of frombovine bones for hard tissue repair. Calfs have been selected carefully in order toeliminate any disease transmission risk, sacrificed under veterinary control, andfemur bones collected. These bones have been cooled down to +2ºC and cut intorectangular pieces under continuous cold water flow in order to prevent anincrease in the surface temperature. In order to eliminate the undesirable parts ofthese bone pieces and prepare the zenografts, a solvent based cleaning processhas been applied. The pieces have been treated with different solvents at differentconditions which are as follows: (1) with ethanol; (2) with a nonionic detergent; (3)with a salt solution (NaCl); (4) with acetone; (5) with hydrogen peroxide solution;(6) with NaOH solution; and finally (7) in an ultrasonic bath with pure water Afterthe cleaning process, the xenograft have been dried at 35ºC, put in plasticpackaging, and and then sterilized in a gamma-irradiation sterilization system witha radiation dose of 18 kGy.The macrostructures of the zenografts produced have been investigated by usingan optical and an Scanning Electron Microscopes (SEM), and average pore sizeswere obtained in the range of 100-400 µm. The energy distribution spectra (EDS)have shown that the inorganic structure compose of hydroxyapatite with a Ca/Pratio of 1.88. In addition to hydroxyapatite, existances of collagen in the xenograftsproduced have been demonstrated in the FTIR spectra. X-ray diffraction spectrahave exhibited the crystalline hydroxyapatite structure within the xenografts.Thermal gravimetric analysis (TGA) has demonstrated that the xenografts containabout 9% water and 26% collagen. The compression strength of the xenograftshave been measured as 297 kgf. The MTT tests have shown that cytotoxicity ofthe xenografts is less than 10%.iiiKeywords: Hard tissue repair; Xenografts; Bovine bones; Production; Solventbased cleaning processSupervisor: Prof.Dr. Erhan Pişkin, Hacettepe University, Chemical EngineeringDepartment and Bioengineering Division, Beytepe, 06800, Ankara, Turkey 82

EŞ BOYUTLU, KATYONİK, FONKSİYONEL GRUP İÇEREN / İÇERMEYEN,MANYETİK YÜKLÜ NANOPARTİKÜLLERİN SENTEZİ, KARAKTERİZASYONU VENÜKLEİK ASİT UYGULAMALARIGüldem GüvenÖZSunulan Doktora tez çalışmasının amacı katyonik (pozitif yüklü) monodispersfonksiyonel yük taşıyan veya taşımayan polimerik nanopartiküllerin ve aynı zamandabunların manyetik yüklü formlarının plazmid DNA (pDNA) ile gen transferi veizolasyonunda kullanımı için sentezlenmesi.Birinci grup deneylerde, katyonik fonksiyonel gruplar taşımayan poli(stiren/N-[3-(dimetil amino) propil] metakrilamid/poli(etilenglikol) etil eter metakrilat) (poli(St/PEG-EEM/DMAPM)) nanopartiküller yüzey aktif madde içermeyen emülsiyonpolimerizasyonu yöntemiyle sentezlenmiştir. Kullanılan ana monomer stiren (St),katyonik monomer N-[3-(dimetil amino) propil] metakrilamid (DMAPM), emülsiyonortamı stabilizasyonu da sağlayan monomer poli(etilenglikol) etil eter metakrilat(PEG-EEM), dağıtma ortamı (Su) ve başlatıcı 2,2'-azobis(2-metil propionamidin)dihidroklorür (V-50) miktarlarının partikül boy/boy dağılımlarına ve zeta potansiyeline(yüzey yüküne) olan etkileri incelenmiştir. Polimerizasyon sıcaklık ve süresinin,ortamın iyonik gücünün ve pH'sının lateks kararlılığına ve partikül boy/boydağılımlarına olan etkileri araştırılmıştır. Ana monomer olan stiren yerine dahahidrofilik yapıda olan metil metakrilat kullanılmasının, lateks kararlılığına, partikülboy/boy dağılımına ve yüzey yüküne olan etkileri araştırılmıştır. Bu gruptakiçalışmalarda hemen hemen tüm parametrelerin partikül boy/boy dağılımında farklıölçülerde etkin oldukları bulunmuştur. En küçük boyutlu katyonik partiküller (zetapotansiyeli: 56.2 mV) (ortalama çap: 75.1 nm) ve dar boy dağılımı ile (polidispersiteindeksi, PI: 1.081) şu reçete ve koşullarda üretilmiştir: Su, St, DMAPM, PEG-EEM veV-50 miktarları sırasıyla, 120 ml, 1.25 ml, 0.1 ml, 0.1 ml, ve 0.03 g, polimerizasyonsıcaklığı: 65ºC; süresi; 24 saat, pH:2.5-3.0 dür. St yerine MMA ile üretilen latekslerdaha az kararlıdır, partiküller daha büyük ve boy dağılımları daha geniştir.İkinci grup deneyler de yine katyonik ancak bu kez fonksiyonel gruplar taşıyanpolimerik nanopartiküller, PEG-EEM yerine, stabilizör monomer olarak polietilenglikolmetakrilat (PEG-MA) kullanılarak üretilmiştir. Burada stabilizör miktarının,polimerizasyon sıcaklık ve süresinin partikül boy/boy dağılımı ve yüzey yüküneetkileri incelenmiştir. Bu nanopartiküller şu reçete ve koşullarda üretilmiştir: Su, St,DMAPM, PEG-MA ve V-50 derişimleri sırasıyla, 120 ml, 1.25 ml, 0.1 ml, 0.1 ml, ve0.03 g, polimerizasyon sıcaklığı: 65ºC; süresi; 24 saat, pH: 2.5-3.0 dür. Bupartiküllerin ortalama boyu 71.3 nm, PI: 1.110, ve a zeta potansiyeli 55.6 mV dur.Birinci ve ikinci grup deneylerde üretilen nanopartiküllerin karakterizasyonu ZetaSizer, Fourier Transform Infrared Spektrofotometresi (FTIR), Nükleer ManyetikRezonans Spektrometresi (NMR), Elementel Analiz, Diferansiyel TaramalıKalorimetre (DSC), Jel Geçirgenlik Kromotogrofisi (GPC), Atomik Kuvvet Mikroskobu(AFM), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ve viskozimetri gibi yöntemlerlegerçekleştirilmiştir.Çalışmanın üçüncü bölümünde ilerki çalışmalarda ayırma amacıylakullanılabilecekleri düşünülerek manyetik yüklü nanopartiküller üretilmiştir. Bunun içinönce nano boyutlu magnetit partiküller üretilmiştir. Bu partiküllerin boy, boy dağılımıve zeta potansiyelleri sırasıyla 77 ve 130 nm, 1.236 ve 1.317, ve -48.5 ve -42.3 mVdur. Sonraki adımda bu partiküller ilk iki grupta uygulanan reçete ve koşullarda yüzeyaktif madde içermeyen emülsiyon polimerizasyonu ile kaplanmıştır. Burada üretilenmanyetik yüklü poli(St/DMAPM/PEG-EEM)'in partikül boy/boy dağılımı ve zetapotansiyeli sırasıyla 155.7 nm ve 200.6 nm; PI: 1.355 ve PI: 1.141; 53.4 mV ve 47.6mV dur. Manyetik yüklü poli(St/DMAPM/PEG-MA) için aynı değerler sırasıyla 89.3nm ve 164.9 nm; PI: 1.617 ve PI: 1.105 ve 54.6 mV ve 50.9 mV dur. Partiküllerinkarakterizasyonu Zeta Sizer, FTIR, Elektron Spin Rezonans (ESR) gibi yöntemlerleyapılmıştır.Önceki basamaklarda üretimi gerçekleştirilen nanopartiküllerin ilk olarak genomikDNA (gDNA) ile etkileşimi incelenmiştir. Deneyler pH 3.0-10.0 aralığında değişiktamponlarda yapılmıştır. PH 3.0-8.0 aralığında oldukça yüksek etkileşim görülmüştür.Bu aralıkta nanopartiküle bağlanan DNA miktarı 204-215 mg gDNA/gnanopartiküldür. Oluşan konjugatların boyları, pH 4.0-8.0 aralığında 111.4-256.8 nmdir.Son grup deneylerde, ilk olarak partiküllerin HeLA hücrelerine olan toksisitesiincelenmiştir. Belli hücre sayısı için kullanılan partikül miktarına bağlı olarak, PEG-MA ile hazırlanan nanopartiküller (yaklaşık%16 toksisite), PEG-EEM (%19-26civarında toksisite) ile hazırlananlara göre daha az toksiktir. Gen aktarımı deneyleriyeşil florasan protein (GFP) sentezleme genini taşıyan plazmid DNA (pDNA) ileyapılmıştır. Nanopartiküllerin bu pDNA ile konjugatları pH 7.4 de 0.15 M NaCl içindeoluşturulmuştur. Konjugatların boy/boy dağılımları ve yükleri Zeta Sizer ilebelirlenmiştir. Konjugatların HeLa hücre hattı transfeksiyonu ve GFP ekspresyonu,HeLa hücre hattını kullanan hücre kültürlerinde incelenmiştir. GFP ekspresyonları,ilgili literatürde rapor edilen non-viral vektörlerin ulaştığı değerlerle kıyaslandığında,72 saatte çok yüksek değerlere (yaklaşık %85-90) ulaşmıştır.Anahtar Kelimeler: Katyonik, eşboyutlu, Stiren, polietilenglikol etil eter metakrilat,polietilenglikol metakrilat, dimetil amino propil metakrilat, V-50, emülsiyonpolimerizasyonu, yüzey aktif madde içermeyen emülsiyon polimerizasyonu,nanopartikül, manyetik, DNA, plazmid, HeLaTez Danışmanı: Prof. Dr. Erhan Bişkin, Hacettepe Üniversitesi, Kimya MühendisliğiBölümü. MONOSIZE, CATIONIC, FUNCTIONAL / NON-FUNCTIONAL GROUP CARRYING,MAGNETIC NANOPARTICLE SYNTHESIS, CHARACTERIZATION AND THEIRNUCLEIC ACID APPLICATIONSGuldem GuvenABSTRACTThe aim of this Ph.D. thesis is to synthesize cationic (positively charged),monodisperse nanoparticles, with or without surface functional groups and also theirmagnetically loaded forms for possible use in gene transfer with plasmid DNA(pDNA) and its isolation.In the first goup of the experiments, cationic, non-functional, poly(styrene/N- [3-dimethylamino) propyl] methacrylamide/poly(ethyleneglycol) ethylether methacrylate)(poly(St/PEG-EEM/DMAPM)) nanoparticles were synthesized by emulsifier-freemicroemulsion polymerization. The effects of amount of the main monomer styrene(St), cationic comonomer N-[3-(dimethyl amino) propyl] methacrylamide (DMAPM),hydrophilic comonomer (which contributes also stabilization of the nanoparticlelatexes) poly(ethyleneglycol) ethyl ether methacrylate (PEG-EEM), dispersionmedium (Water) and cationic catalyst 2,2?-azobis(2-methyl propionamidine)dihydrochloride (V-50) on particle size/size distributions and zeta potential (surfacecharge) were investigated. The effect of polymerization temperature and time, ionicstrength and pH of the medium on stability of latexes and particle size/sizedistribution were also examined. Another set of nanoparticles were produced using amore hydrophilic monomer, methyl methacrylate (MMA), instead of styrene as themain monomer. It was observed that almost all of the parameters mentioned aboveaffected the particle size/size distribution and zeta potential, but with different extents.The smallest cationic particles (zeta potential: 56.2 mV) (average diameter: 75.1 nm)with a narrow size distribution (polydispersity index, PI: 1.081) were produced withthe following recipe and the conditions: amount of water, St, DMAPM, PEG-EEM andV-50 respectively, 120 ml, 1.25 ml, 0.1 ml, 0.1 ml, and 0.03 g, polymerizationtemperature: 65ºC; time; 24 hr, pH:2.5-3.0. The latexes produced with MMA insteadof St were less stable, and particle sizes were larger and size distributions werebroader.In the second group of the experiments, again cationic nanoparticles but with surfacefunctional groups were produced by using polyethyleneglycol methacrylate (PEG-MA), instead of PEG-EEM, as stabilizing monomer. Here, changes in particle size/size distribution and surface charge were examined with the changes in the amountof PEG-MA, polymerization temperature and time. In this group, the smallestnanoparticles were produced with the following recipe and conditions: Water, St,DMAPM, PEG-MA and V-50 amounts respectively, 120 ml, 1.25 ml, 0.1 ml, 0.1 ml,and 0.03 g, polymerization temperature: 65ºC; time: 24 hr, pH:2.5-3.0. Thesenanoparticles have an average diameter of 71.3 nm, with a PI of 1.110, and a zetapotential of 55.6 mV.The nanoparticles produced in the first and second group were characterized bymeans of Zeta Sizer, Fourier Transform Infrared Spectrophotometer (FTIR), NuclearMagnetic Resonance Spectrometer (NMR), Elementel Analysis, Differential ScanningCalorimeter (DSC), Gel Permeation Chromatography (GPC), Atomic ForceMicroscope (AFM), Scanning Electron Microscope (SEM) and viscosimetry.In the third part of the study, magnetically loaded nanoparticles were produced forpossible applications in pDNA separation. In the first step, nano-sized magnetiteparticles were produced by a coprecipitation procedure. The average particle size,size distribution and zeta potential of the two different particles were 77 nm and 130nm, PI:1.236 and PI:1.317, -48.5 mV and -42.3 mV. In the next step, these particleswere coated with a polymeric layer again by emulsifier free microemulsionpolymerization, in which the same recipe and conditions given in the first two groupof studies mentioned above. Particle size/size distribution and zeta potential of themagnetically loaded poly(St/DMAPM/PEG-EEM) were 155.7 nm and 200.6 nm; PI:1.355 and PI: 1.141; 53.4 mV and 47.6 mV, respectively. The same values for themagnetically loaded poly(St/DMAPM/PEG-MA) were 89.3 nm and 164.9 nm; PI:1.617 and PI: 1.105 and 54.6 mV and 50.9 mV, respectively. Characterization ofthese particles were done by Zeta Sizer, FTIR, and Electron Spin Rezonans (ESR).The interaction of the nanoparticles produced in the previous steps, with first genomicDNA (gDNA) was studied. These experiments were performed in different buffersolutions in the pH range of 3.0-10.0. The interaction was quite high in the pH rangeof 3.0-8.0. In this pH range, the amount of DNA bound to the nanoparticles wasabout 204-215 mg gDNA/g nanoparticle. The average size of the gDNA-nanoparticles conjugates was in the range of 11.4-256.8 nm in pH range of 4.0-8.0.In the last group of the experiments, firstly the toxicity of the particles on HeLA cellswere investigated. The nanoparticles prepared with PEG-MA were less toxic (around16%) then those ones prepared with PEG-EEM (about 19-26%) depending also theamount of nanoparticles used for certain number of cells. Gene transfer studies wereperformed by using a green floresence protein (GFP) expressing plasmid DNA(pDNA). Conjugates of nanoparticle with this pDNA were formed 0.15 M NaClsolution at pH 7.4. Particle size/size distribution and surface charge were determinedby Zeta Sizer. HeLa cell line transfection and GFP expression of the conjugates wereexamined in the cell cultures using the HeLa cell line. The GFP expressions reachedin 72 hr were very high (around 85-90%) comparing the gene expressions reachedwith the nonviral vectors reported in the related literature.Keywords: Cationic, monosize, Styrene, polyethyleneglycol ethyl ether methacrylate,polyethyleneglycol methacylate, dimethyl amino propyl methacrylate, V-50, emulsionpolymerization, emulsifier-free emulsion polymerization, nanoparticle, magnetic,DNA, plasmid, HeLaThesis Supervisor: Prof. Dr. Erhan Bişkin, Hacettepe University, Department ofChemical Engineering. 204

SERT DOKU ONARIMI İÇİN POLİ(DL-LAKTAT / £- KAPROLAKTON)-TCP KOMPOZİTLERİ HAZIRLANMASI Hasret Tolga Şirin ÖZ Yapılan çalışmada kemik doku onarımında karşılaşılan, macun formunda elle şekillendirilebilir, biyodegradable polimer (polilaktat/kaprolakton) ve tri-kalsiyum fosfat kompozitlerinin kemik dolgu materyali olarak hazırlanması amaçlanmıştır. İlk olarak üretilen jel formundaki Tri-kalsiyum fosfat, kalsiyum hidroksit ve fosforik asit kimyasalları ile suda kimyasal çöktürme yöntemiyle elde edilmiştir. Bu jel kurutularak toz haline getirilmiş, daha sonra yüksek sıcaklık fırınında sinterlenmiştir. TCP seramik tozlarının kimyasal yapısı ve karakterizasyonu FTIR, XRD, BET, DTA/TG ve Zeta Sizer ile yapılmıştır. Jel formundaki TCP partiküllerin ortalama boyutu 300 nm olarak bulunmuştur. Kristal boyutu 82 nm olarak hesaplanmıştır. Elde edilen jel şeklindeki TCP biyoseramik malzeme biyolojik uyumluluğunu araştırmak amacıyla in vivo testlere tabi tutulmuştur. Çalışmanın ikinci bölümünde, D,L-laktat (DLLA) ve s-kaprolakton (s-CL) polimerleri, katalizör olarak kalay oktoat kullanılarak, azot ortamında yığın polimerizasyonu ile 50/50 oranı elde edilmek üzere kopolimerleştirilmiştir. Sentezlenen kopolimerlerin kimyasal yapısı FTIR ve H1-NMR ile, ısıl davranışları ise DSC ile belirlenmiştir. Kopolimerlerin molekül ağırlıkları Jel Geçirgenlik Kromotografisi (GPC) ile tayin edilmiştir. Bulunan ağırlıkça ortalama molekül ağırlıkları (Mw):73541 daltondur. Bu kopolimerlere çözücü uzaklaştırılması yöntemi ile tri-kalsiyum fosfat homojenize edilerek kompozitler hazırlanmıştır. Kopolimer/hidroksiapatit oranları %20 %60 ve %80 olarak uygulanmıştır. Hazırlanan kompozitlerin degradasyon davranışları in vitro olarak 6 hafta boyunca incelenmiştir. Anahtar Kelimeler: Kalsiyum Fosfat Seramikleri, Trikalsiyum Fosfat, B-TCP, Hidroksiapatit,HA, Biyobozunur polimerler, Kemik iyileştirilmesi. Danışman: Prof. Dr.Erhan Pişkin, Hacettepe Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Biyomühendislik ABD, 06532, Beytepe/Ankara 11 PREPARATION OF POLY(DL-LACTİDE/e-CAPROLACTONE)-TCP COMPOZITES FOR BONE TISSUE REPAIRING Hasret Tolga Şirin ABSTRACT The aim of this study was to develope biodegradable polymer (Poly-D,L-Lactide/s- caprolactone and f3-tricalcium phosphate(TCP) composites) for use as bone filling materials in hard tissue repair. First part of the study (3-tricalcium phosphate was synthesized by wet precipitate method. Chemical structures of 3-TCP were determined by FTIR. XRD analysis were used to determined crystal structure. DTA/TG were use to determined high temperature behavior. BET and Zeta-SIZER analysis were determined particle property. In the second part of the study; D,L-lactide and s-caprolactone copolymer was synthesized under nitrogen (N2) atmosphere using bulk polymerization and stannous octoate as catalyst. Copolymers with 50/50 ratio were synthesized. Chemical structures of copolymers were determined by FTIR and 1H-NMR analysis. DSC analysis were used to determine thermal behavior of the copolymers. Average molecular weight of copolymers were identified both with Gel Permeation Chromatography (GPC). Average molecular weights of copolymer were obtained to be 73541 dalton. Solvents of this copolymer were removed of solvent evaporation methods. Three different ratios of (3-tricalcium phosphate (TCP) composites were homojenized and prepared (%20,%40, %60). For this reason the prepared materials were put into phosphate buffer (pH:7,4), 37°C. The results showed that copolymers and composites were degraded in suitable time. Meanwhile it was seen that composites were degraded slower than copolymers. Keywords: Bioceramic, calcium phosphate, tricalciumphosphate Biodegradable Polymers, bone healing. Advisor: Prof. Erhan Pişkin, Hacettepe University, Department of Chemical Engineering, Bioengineering Section, 06532, Beytepe/Ankara. 86

MIKROEMÜLSIYON POLIMERIZASYONU YÖNTEMİYLE MMA/AAc/PEG-MA ESASLI MANYETİK NANOPARTİKÜLLERİN ÜRETİMİ Filiz Sayar ÖZ Manyetik nanopartiküller birçok biyomedikal uygulamalarda önem kazanmaktadır. Yapılan çalışmada yüzeyinde fonksiyonel grup taşıyan manyetik yüklü polimerik nanopartiküllerin sentezlenmesi amaçlanmıştır. İlk olarak ikili çöktürme yöntemiyle manyetit (Fe304) nanopartikülleri sentezlenmiştir. pH, sıcaklık, baz konsantrasyonu, karıştırma hızı, Fe27Fe3+ mol oranının partiküllerin boy ve boy dağılımına etkisi incelenmiştir. Sentezlenen bu nanopartiküllerin ortalama partikül boyu Zeta Sizer kullanılarak 40 nm olarak ölçülmüştür. Manyetik özellikleri ESR ve titreşimli manyetometre (VSM) ile ölçülmüş, süperparamanyetik özellik gösterdiği ve doygunluk mıknatıslığının 6.601 emu/g olduğu belirlenmiştir. İkinci aşamada sentezlenen bu manyetit nanopartiküller (40 nm; Pl=0.194) mikroemülsiyon polimerizasyonu yöntemiyle metil metakrilat/akrilik asit (PMMA/AAc) ve metil metakrilat/polietilen glikol metakrilat (PMMA/PEG-MA) kopolimerleri ile kaplanmıştır. Komonomer miktarı ve türü, başlatıcı miktarı ve türü, yüzey aktif madde miktarı ve türü, monomer/yüzey aktif madde oranı, manyetit/monomer oranı gibi parametrelerin partikül boy ve boy dağılımına etkileri incelenmiştir. 115 ile 160 nm aralığında ortalama partikül boyuna sahip manyetik yüklü PMMA/AAc- 90/10 kopolimerleri sentezlenmiştir. Sentezlenen bu partiküller FTIR, DSC, TGA, ESR ve VSM yöntemleriyle karakterize edilmiştir. FTIR ve ESR ile polimerik yapı içindeki manyetit varlığı belirlenmiştir. Yapı içindeki manyetitin kopolimerin termal stabilitesini arttırdığı DSC ve TGA ile gösterilmiştir. VSM kullanılarak manyetik yüklü PMMA/AAc-90/10 nanopartikülünün doygunluk mıknatıslığı 3.190 emu/g olarak ölçülmüştür. Anahtar Kelimeler: Manyetik nanopartiküller, manyetit, ikili çöktürme, mikroemülsiyon polimerizasyonu, nanopartiküller Danışman: Prof. Dr. Erhan PİŞKİN, Hacettepe Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü. PRODUCTION OF MAGNETIC NANOPARTICLE BASED ON MMA/AAc/PEG-MA BY MICROEMULSION POLYMERIZATION Filiz Sayar ABSTRACT Magnetic nanoparticles are becoming increasingly important for biomedical applications. The aim of this study was to prepare magnetically loaded polymeric nanoparticles which is carrying functional group on their surfaces, in a two-stage process. Firstly, magnetite (FeaCU) nanoparticles were prepared by an aqueous phase coprecipitation method. The effect of pH, temperature, base concentration, stirring rate, Fe27Fe3+ molar ratio on the particle size and size distribution of iron oxide nanoparticles were examined. The average particle diameter of magnetite nanoparticles were measured as 40 nm by Zeta Sizer. Magnetic properties of the nanoparticles were investigated by ESR and Vibrating Sample Magnetometry (VSM). Magnetite nanoparticles exhibited a superparamagnetic behaviour and the saturation magnetization of magnetite nanoparticles were measured as 6.601 emu/g by VSM. Then these nanoparticles (40 nm, Pl:0.1 94) were coated with methyl methacrylate/acrylic acid (PMMA/AAc) and methyl methacrylate/poly(ethylene glycol methacrylate) (PMMA/PEG-MA) copolymers by using microemulsion polymerization method. The effect of the magnetite/monomer ratio, monomer/surfactant ratio, the concentration of the comonomer, initatior and surfactant on the particle size and size distribution of the magnetic PMMA/AAc- 90/10 nanoparticles were examined. The synthesized nanoparticles were characterized by FTIR, DSC, TGA, ESR and VSM. The presence of magnetite nanoparticles in the polymeric structure was confirmed by ESR and FTIR. TGA and DSC results showed that magnetite particles improved the thermal stability of polymeric nanoparticles. The saturation magnetization of magnetically loaded poly(MMA/AAc-90/1 0) nanoparticles were measured as 3.190 emu/g by VSM. Keywords: Magnetic nanoparticles, magnetite, coprecipitation, microemulsion polymerization, nanoparticles. Advisor: Prof. Dr. Erhan PİŞKİN, Hacettepe University, Chemical Engineering Department. 106

PHEMA BAZLI YARA/YANIK ÖRTÜ MATERYALLERİ Cafer Çakal ÖZET Yara ve yanık tedavisinde, yara yüzeyini örtmenin iyileşmeyi olumlu etkilediği çok eski yıllardan beri bilinmektedir. Ağaç kabuk ve yaprakları ile başlayan yara örtüsü uygulamalarında, günümüzde, değişik özelliklerde birçok doğal ve/veya sentetik polimer kullanılmaktadır. PHEMA [Poli(2-hidroksietil metakrilat)] yüksek biyouyumluluğu nedeniyle birçok medikal uygulamada olduğu gibi yara/yanık uygulamalarında da kullanılmakta ve araştırmaları yapılmaktadır. Sunulan çalışmanın amacı yara/yanık tedavisinde örtü malzemesi olarak kullanılabilecek PHEMA bazlı membranların geliştirilmesi ve polimerizasyonda kullanılacak olan oligomerik başlatıcıların PHEMA membranların özellikleri üzerindeki etkisinin araştırılmasıdır. Bu amaçla, iki uv başlatıcı (Irgacure 2959, Darocur 1173) ve bunların oligomerik formları kullanılarak HEMA'nın fotopolimerizasyonu gerçekleştirilmiş, polimerizasyon süreleri ve verimleri gravimetrik olarak belirlenmiştir. Oligomerik formu ile daha yakın aktiviteye sahip olduğu belirlenen Irgacure 2959 ve oligomerik formu ile çalışmalara devam edilmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında, seçilen başlatıcılar kullanılarak uv polimerizasyonu ile, 100-150 jim arasında değişen kalınlıklarda PHEMA membranlar hazırlanmıştır. Hazırlanan membranların kimyasal yapısı FT-IR analizi ile incelenmiş, sulu ortamda membrandan sızan başlatıcı miktarı spektrofotometrik olarak tayin edilmiştir. Membranların şişme ve kuruma analizleri, temas açısı ölçümleri ve mekanik dayanıklılık çalışmaları yapılmıştır. Membranların biyouyumluluğu sitotoksisite testleri ile incelenmiştir. İlaç yükleme çalışmaları membranların ilaç çözeltisinde şişirilmesi ile gerçekleştirilmiş ve salımları spektrofotometrik olarak tayin edilmiştir.Yapılan çalışmada oligomerik başlatıcıların, yara/yanık tedavisinde deri ile temas halinde bulunacak PHEMA membranların fiziksel ve mekanik özellikleri üzerinde önemli değişiklik oluşturmadan, biyouyumluluğunu arttırdığı görülmüştür. Anahtar Kelimeler: PHEMA membran, yara/yanık örtüsü, makrobaşlatıcı, fotopolimerizasyon. Danışman: Prof. Dr. Erhan Pişkin, Hacettepe Üniversitesi, Biyomühendislik Anabilim Dalı Prof. Dr. Yusuf Yağcı, İstanbul Teknik Üniversitesi, Kimya Bölümü PHEMA BASED WOUND/BURN DRESSING MATERIALS Cafer Çakal ABSTRACT In the treatment of wound and burn, it is well known that the covering the surface of the wound influences the healing positively. In the applications of wound dressings, beginning with the barks and leaves, plenty of natural and/or artificial polymers, having variety of properties, have been used. PHEMA, because of its high biocompatibility, has been used and researched in the applications of wound/burn, as well as in the many medical applications. The aim of this study is to develop the PHEMA based membranes which would be used as a wound dressing in the wound/burn treatment; and to investigate the effect of oligomeric initiators, used in the polymerisation, on the properties of PHEMA membranes. For this purpose, photopolymerization of HEMA was carried out by using two different UV initiators (Irgacure 2959, Darocur 1173) and their oligomeric forms; durations and efficiencies of the polymerization were determined gravimetrically. Studies were continued with Irgacure 2959 (which was determined to has a similar activity as its oligomeric form does); and its oligomeric form. In the second part of the study, PHEMA membranes were prepared with varying thickness in the range of 100-150 urn, by UV polymerisation using chosen initiators. The chemical structure of these membranes was examined by FT-IR analysis, and the amount of initiator leaked through membrane in aqueous medium was determined spectrophotometrically. Swelling and deswelling experiments, contact angle measurements, and mechanical resistance tests were performed. Biocompatibility of the membranes was investigated by sitotoxicity tests. Drug loading studies were carried out by swelling the membranes in drug solutions and their deliverance was determined spectrophotometrically. IllIn this study, it was concluded that oligomeric initiators increase the biocompatibility of PHEMA membranes which are in contact with skin in the treatment of wound/burn, without any considerable effect on the physical and mechanical properties of PHEMA itself. Keywords: PHEMA membrane, wound/burn dressing, macroinitiator, photopolymerization. Advisor: Prof. Dr. Erhan Pişkin, Hacettepe University, Bioengineering Division Prof. Dr. Yusuf Yağcı, İstanbul Technical University, Department of Chemistry IV 75

PLAZMİD DNA SAFLAŞTIRILMASI İÇİN SİLİKA BAZLI SPESİFİK SORBENTLER Duygu Kurt ÖZ Bu çalışmanın amacı, değerli biyolojik moleküller olan genomik ve plazmid DNA'nın saflaştırılması için silika bazlı sorbentlerin sentezi ve bu amaçla kullanılabilirliklerinin araştırılmasıdır. Bu amaçla yüzeyinde pozitif NH2 grupları bulunan silika bazlı afinite sorbentleri hazırlanmıştır (ortalama çapları: 100-150 um). Silika partiküllerin yüzey modifikasyonu 3- Aminopropiltrimetoksisilan (APTS) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Modifiye edilen silika partiküller, optik mikroskop, FTIR ve elementel analiz yöntemleri ile karakterize edilmiştir. Genomik DNA'nın 3-Aminopropiltrimetoksisilan- silika partiküllere adsorpsiyonu kesikli ve sürekli sistemde incelenmiştir. Son olarak Escherichia-coli bakterisinde üretilen plazmid DNA'nın 3- Aminopropiltrimetoksisilan-silika partiküllere olan adsorpsiyonu sürekli sistemde incelenmiş ve adsorpsiyon sonuçları mevcut ticari kolonla karşılaştırılmıştır. Bulunan sonuçlar şöyle özetlenebilir: Silika partiküllere bağlanan NH2 miktarı 38-60 mmol/g silika aralığında bulunmuştur. Genomik DNA için kesikli sistemde maksimum adsorpsiyon pH 7.0'de gözlenmiş ve 49.1 mg/g olarak bulunmuştur. Sürekli sistemde ise DNA adsorpsiyon kapasitesinin arttığı görülmüştür. Her iki sistemde non spesifik DNA adsorpsiyonu 0.5 mg/g'dır. Genomik DNA desorpsiyon oranı %75'dir. Son olarak 3- Aminopropiltrimetoksisilan-silika partiküllere plazmid DNA adsorpsiyonu incelenmiş ve 205.5 ng/g olarak bulunmuştur. Anahtar Kelimeler: Silika, Plazmid DNA. DNA saflaştırma. Danışman: Prof Dr. Erhan PİŞKİN, Hacettepe Üniversitesi Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı Eş Danışman: Prof. Dr. Adil DENİZLİ, Hacettepe Üniversitesi Kimya Bölümü, Biyokimya Anabilim Dalı SILICA BASED SPECIFIC SORBENTS FOR PLASMID DNA SEPARATION Duygu Kurt ABSTRACT The aim of this study is to produce silica based sorbents for purification of piasmid and genomic DNA. For this purpose, silica based affinity sorbents which carriers positive NH2 groups on their surfaces were prepared (average size: 100-150 jim). 3-Aminopropyltrimethoxy-silane were used for surface modification of silica particles. These particles were then characterized by optical microscopy, FTIR and elementel analysis. Adsorption of genomic DNA on 3-Aminopropyltrimethoxy - silica particles were examined in continous and batch systems. Lastly, adsorption of piasmid DNA which is produced from E.coli onto 3-Aminopropyltrimethoxy - silica particles were examined in continous system and adsorption results were compared with commercial columns. The results may be summarized as follows: amounts of NH2 on modified silica surface were found range of 38 - 60 mmol/g silica. Maximum adsorption for genomic DNA was observed at pH 7.0 (up to 49.1 mg/g). Genomic DNA adsorption capacity of the modified silica increased in continous systems. Non - specific DNA adsorption was negligible (0.5 mg/g). Desorption of genomic DNA ratios were achieved % 75. Lastly, adsorption of piasmid DNA on 3-Aminopropyltrimethoxy - silica particles were examined in continous system and was found 205 /ig/g. Keywords: Silica, Piasmid DNA. DNA separation. Advisor: Prof. Dr. Erhan PİŞKİN, Hacettepe University, Department of Chemical Engineering Co-advisor: Prof. Dr. Adil DENİZLİ, Hacettepe University, Department of Chemistry, Biochemistry Division. töS*** a 71

POLİ(N-İZOPROPİLAKRİLAMİD/ MALEİK ANHİDRİT)/ POLİETİLEN GLİKOL / POLİETİLENİMİN ESASLI SUDA ÇÖZÜNÜR POLİMERİK TAŞIYICILARIN SENTEZİ VE KARAKTERİZASYONU Hande Kesim Hacettepe Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Biyomühendislik Anabilim Dalı ÖZ Çalışmanın amacı gen transferinde taşıyıcı olarak kullanılacak, sıcaklık ve pH'a duyarlı, suda çözünen, biyouymlu, polikatyonik makrodal lanmış yapıların sentezlenmesidir. Çalışma kapsamında öncelikle N-izopropil akrilamid ve maleik anhidrit, dioksan içinde, başlatıcı olarak azobisizobütironitril (AIBN) kullanılarak kopolimerleştirilmiştir. FTIR, 1H-NMR ve 13C-NMR spektrumlarının değerlendirilmesi sonunda kopolimer oluşumu kanıtlanmıştır. Geri titrasyon deneyleri sonucunda maleik anhidrit birimlerinin serbest karboksil grupları tayin edilerek asit sayıları (115-210 mg KOH/g polimer) belirlenmiştir. Elementel analiz yöntemi ile azot içerikleri saptanan kopolimerlerin kompozisyonu belirlenmiştir. Buna göre kopolimerlerin MA içeriklerinin % 11.27 - 20.39 arasında değiştiği bulunmuştur. Viskozimetrik yöntemlerle kopolimerlerin ortalama viskozimetrik molekül ağırlıkları bulunmuştur. Kopolimerlerin LCST davranışları üç farklı pH'da (4.0, 5.0 ve 7.4) spektrofotometrik olarak gözlenmiştir. LCST değerleri pH ile değişim göstermiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında kopolimerlere molekül ağırlığı 2000 metoksi uçlu polietilenglikol, dioksan içinde bağlanmıştır. FTIR ve 1H-NMR spektrumları incelendiğinde, bağlanmanın gerçekleştiği kanıtlanmaktadır. Geri titrasyon yöntemi ile asit sayıları belirlenmiş (71 - 56 mg KOH/g polimer), beklenildiği üzere kopolimer asit sayılarından daha düşük değerler elde edilmiştir. Bu sonuç da kopolimere polietilenglikol bağlandığını ispatlamaktadır. Graft kopolimerlerin LCST davranışları üç farklı pH'da (4.0, 5.0 ve 7.4) gözlenmiş, beklendiği üzere sıcaklık ve pH değerleri değişmiştir. PEG, kopolimerlerin daha hidrofilik olmasını ve LCST değerlerinin yükselmesini sağlamıştır. Çalışmanın son aşamasında sentezlenen graft kopolimerlere 2000 molekül ağırlığında dallanmış polietilenimin, metanol ortamında bağlanarak polikatyonik makromoleküler bir yapı elde edilmiştir. FTIR spektroskoposi ile polietilenimin bağlandığı kanıtlanmıştır. pH:4.0, 5.0 ve 7.4'te yüksek LCST değerleri gözlenmiştir. Anahtar Kelimeler: N-izopropilakrilamid, maleik anhidrit, polietilenglikol, polietilenimin, kopolimerizasyoh, grafting, pH duyarlılık, sıcaklık duyarlılık Danışman: Prof. Dr. Zakir RZAEV, Hacettepe Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Biyomühendislik Anabilim Dalı Eş Danışman: Prof. Dr. Erhan PİŞKİN, Hacettepe Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Biyomühendislik Anabilim Dalı Ill SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF WATER SOLUBLE POLYMERIC CARRIERS BASED ON POLY(N-ISOPROPYLACRYLAMIDE / MALEIC ANHYDRITE)/POLYETHYLENE GLYCOL) / POLYETHYLENE İMİNE Hande Kesim Hacettepe University, Department of Chemical Engineering, Bioengineering Section ABSTRACT The goal of this study is to synthesize temperature and pH sensitive, biocompatible, water soluble, policationic macrobranched structures as carriers for gene delivery. Firstly, N-isopropyl acryl amide and maleic anhydride were copolimerized in dioxane medium. Evaluations of the FTIR, 1H-NMR and 13C- NMR spectrums proved the formation of copolymers. Back titration experiments identified free carboxyl groups of maleic anhydride units in order to determine the composition and acid numbers of the copolymers. Acid numbers of the copolymers were in the range of 1 1 5 - 21 0 mg KOH/g polymer. Nitrogen content of the copolymers were identified by the elementel analysis method to determine the composition of the copolymers. With respect to these results MA contents of the copolymers were in the range of % 1 1.27 - 20.39 Average molecular weights were estimated by the viscosimetric method. LCST behaviours of the copolymers were observed spectrophotometrically at three pH's (4.0, 5.0 and 7.4). LCST's of the copolymers were changed with pH. In the second phase of the study, metoxy ended polyethylene glycol with a molecular weight of 2000 was bonded to the copolymers in dioxane. FTIR and 1H-NMR spectrums were proved the formation of the grafted copolymers. Acid numbers were determined with back titration method and the results were in the range of 71 - 56 mg KOH/g polymer as expected lower than the ones of the copolymers. These results were also proved the formation of grafted copolymers. LCST behaviour of the copolymers were changed by grafting. Higher LCST values were obtained and existance of the PEG units provided copolymers to be more hydrofilic. In the last phase of the study, branched polyethyleneimine (PEI) with a molecular weight of 2000 was bonded to the graft copolymers in methanol in order to obtain polycationic, macromolecular structures. Complex formation was proved with FTIR spectroscopy. LCST values were increased. Keywords: N-isopropyl acrylamide, maleic anhydride, polyethylene glycol, polyethyleneimine, copolymerization, grafting, pH sensitivity, thermal sensitivity Advisor: Prof. Dr. Zakir RZAEV, Hacettepe University, Department of Chemical Engineering, Bioengineering Section Co-advisor: prof. Dr. Erhan PİŞKİN, Hacettepe University, Department of Chemical Engineering, Bioengineering Section 61

Biyobozunur doğal ya da sentetik tiölimerier ve bunların hidroksiapatit (HA) ye trikalsiyum fosfat (TCP) ile kompozitleri sert doku onarımında dolgu maddesi olarak kullanılmaktadır. Çalışma kapsamında iki farklı molekül ağırlığında poli(L-laktat/E- kaprolakton) kopolimeri kalay oktoat katalizörü varlığında azot atmosferinde yığın polimerizasyonu ile sentezlenmiştîr. Kopolimerterin kimyasal yapılan 1H-NMR ye FTIR ariâlizleri ite bulunmuştur. Kopolimerterin ortalama molekül ağırlıkları (Mw) GPC ile tayin edilmiştir. Dsc analizi ile de kopolimerterin termal davranışları anlaşılmıştır. Çalışmanın ikinci aşamasında bu kopolimerler HA ve TCP ile karıştınlarak kompozitler hazırlanmış ve bu materyaller süperkritik koşullarda gözeneklendirilmiştir. Çalışma kapsamında, oda sıcaklığına yakın değerlerde dahi oldukça gözenekli biyobozunur polimer ve kompozıt materyaller hazırlanmış ve parametre (özellikle P ve T) - hücre boyu ilişkileri aydınlatılmıştır. Basınç ve sıcaklık gibi önemli parametreler, uygun hücre boyu ve yoğunluğu -^ki bu değerler bozunma zamanını ve mekanik özellikleri doğrudan etkiler- Verecek şekilde optimize edilmiştir. Süperkritik akışkan muamelesinden sonra gözenekli materyallerin gözeneksiz olanlara göre daha hızlı bozunduğu ve mekanik, özelliklerinin de iyileştiği bulunmuştur. Anahtar Kelimeler. Biyobozunur Polîmerier, PLLA, PCt, HA/TCP, Mikroselüler Plastikler, Süperkritik Karbondioksit Biodegradable natural or synthetic polymers with hydroxyapatite (HA) ör tricâfcium phosphate (TCP) can be used as, a filler for bona tissue repair. In this study, two different molecular weight Poly(t4actide/Ğ-capro1actone) copolymers were synthesized by bulk polymerisation by using stannous octoate as thtf catalyst under nitrogen atmosphere. Chemical structures of the copolymers were determined by 1H-NMR and FTIR analysis. Average molecular weights (Mw) of copolymers were identified with CPC. DSC analysis were used to determine, the thermal behavior öf the copolymers; In the second part of the study these copolymers mixed with HA and TCP and these composites were treated under supercritical conditions. In the study, highly porous biodegradable polymers and their comppsites prepared even in near room temperatures and parameters (especially P and T) -cell size relations invastigated. Important parameters such as pressure and temperature were optimised to lead to optimum cell size and density which are directly influence degradation time and Vnechartical properties of such composites. After supercritical treatment, porous materials were, degraded faster than n©h~ porous ones and mechanical properties of these materials were improved. Keywords: Biodegradable Polymers, PLLA, PCL, Microcellular Plastics, Supercritical Carbon dioxide 74

KUVARS KRİSTAL MIKROBALANS SİSTEMİ: TASARM/İMALAT/UYGULAMALAR Reza Saber Hacettepe Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Biyomühendislik Anabilim Dalı ÖZET Bu çalışmanın amacı Hepatit B (HB) antijeni, İnsan Serum Albümini (HSA) ve sulu ortamda bulunan ağır metal iyonlarının tayininde kullanılmak üzere bir seri protein ligandlan taşıyan piezoelektrik kristal bazlı biyosensörlerin geliştirilmesidir. Gümüş (Ag) elektrotlu tcuvars kristali kullanılmıştır. Bu kristallerin yüzeyleri ilk olarak plazma poiimerizasiyonu ile farklı şartlarda etilen diamin plazmasr/ia etkileştirildi. Yüzey uygulamalarının ardından kristallerin rezonans akanslannda değişimler gözlendi. Uygun plazma poiimerizasiyonu şartlan şu şekildedir; uygulama süresi: 30 dk. ve boşaltım gücü: 15 W. İkinci basamakta ise, uygun şartlarda modifiye edilen kristaller daha sonra sabit miktarlarda Glutaraldehit (GA) içeren çözeltileri ile farklı sürelerde etkileştirildi. Uygun GA uygulama şartları şu şekildedir; GA konsantrasyonları: %2.5 ve uygulama süresi: 16 saat 4 °C.Birinci tür immunosensörde anti-HB antikorunun modİfıye edilmiş kristal yüzeylerine farklı şartlarda immobilize ettik. Uygun antikor immobilizasiyon şartlan şu şekildedir; pH: 9.4, immobilizasiyon süresi: 2 saat ve antikor konsantrasyonu: 0.15 mg/ml. Anti-HB moleküllerini spesifik ligand olarak taşıyan kristaller daha sonra HB antijenlerinin sulu ortamda tayini için kullanıldı. İmmobilizasiy onlar HB antijen sensörleri için belirlenenlere benzer şartlarda gerçekleştirildi. Uygun anti-HSA antikor immobilizasiyon şartlan şu şekildedir; pH: 6.2, immobilizasiyon süresi: 2 saat ve antikor konsantrasyonu: 0.15mg/ml. İşlemlerin sonucunda ortaya çıkan kalibrasiyon grafiği (13.85-55,44) x 10~3 IU aralığında düz bir çizgiye yakın bir kalibrasiyon grafiği veriyor. Uygulamalar çalışmasının ikinci basamağında insan serum albüminini (HAS) sulu ortamda tayini için bir immunosensör geliştirildi. Bu çalışma sırasında, HB antijen sensörü için yapılan immobilizasiyon işlemlerine benzer işlemler yapıldı. Anti-HAS antikor immobilizasiyonu için optimum şartlar tayin edildi. Buna göre optimum pH: 6.2; optimum immobilizasiyon süresi: 2 saat oda sıcaklığında, optimum antikor konsantrasyonu: 0.15 mg/ml. Bu kristaller sulu ortamda HSA konsantrasyonlannın ölçülmesi için başanyla kullanılmıştır. Son basamakta metalotiyonein (MT) GAtutturulmuş kristale kovalent olarak farklı şartlarda immobilize edildi. Uygun MT immobilizasiyon şartlan şu şekildedir; pH: 7.4, immobilizasiyon süresi: 4 saat ve metalotiyonein konsantrasyonu 30 [ig/ml. Bu kristaller daha sonra Zn (II) ve Cd (II) çözeltileri ile farklı şartlarda inkübe edildi. Sonuçlar MT kristallerinin Cd (II)'ye Zn (Il)'ye oranla daha duyarlı olduğunu ve yarışmalı çalışmada ise Cd (Il)'nin Zn (Il)'ye oranının 3.75/6.25 ppm'den daha yüksek olduğunda yani Cd(II)/Zn(II) oranının artmasıyla metal atomlarının bağlanması artmaktadır. Yukarıda bahsedilen her basamaktan sonra yüzey değişimleri, modifikasyonları açıkça gösteren, taramalı tünelleme mikroskopisi görüntülerinin çekilmesiyle takip edildi. Anahtar Kelimeler: Piezoelektrik, kuvars kristal, antikor immobilizasiyonu, plazma polimerizasiyonu, metale yonein, mikrobalans sistemi Danışman: Prof. Dr. Erhan PİŞKİN, Hacettepe Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü, Biyomühendislik Anabilim Dalı QUARTZ CRYSTAL MICROBALANCE SYSTEMS: DESIGN/CONSTRUCTION/APPLICATIONS Reza Saber Hacettepe University, Department of Chemical Engineering, Bioengineering Section ABSTRAC The aim of this study was to develop a series of biosensors based on piezoelectric crystal carrying protein-ligands for the detection of Hepatitis B (HB)-antigen, human serum albumin (HSA) and heavy metal ions within the aqueous media. Quartz crystal with Ag electrodes were used. Surfaces of these crystals were first treated in a glow-discharge apparatus with the ethylene diamine plasma at different conditions. Surface treatments were followed by the changes in the resonance frequency of the crystals. The optimal glow-discharge treatment conditions were as follows: the treatment time: 30 min, and the discharge power: 1 5 watt. The crystals modified at optimal conditions were then taken in the second step, in which the surfaces were treated in glutaraldehyde (GA) solution^ having constant amounts of GA for different time periods: The optimal GA-treatment conditions were as follows: the GA concentration: %2.5, and the treatment time: 16 hours. In the first type of immuııosensor, we immobilized anti-HB antibody on the surface modified crystal surfaces at different conditions. The optimal antibody immobilization conditions were as follows: pH: 9.4; the immobilization period: 2 hours, and the antibody concentration: 2 mg/'ml. The crystals carrying the anti-HB molecules as the specific ligand were then used for the detection of HB antigens in aqueous media. The operating line was quite close to a straight line in the studied region [(13.85-55,44) x 1(T3 IU]. In the second type of immunosensor was for the detection of the HSA in aqueous media. The immobilizations were performed at the similar conditions given for the HB antigen sensor: The optimal anti-HSA antibody immobilization conditions were as follows: pH: 6.2; the immobilization period: 2 hours, and the antibody concentration: 0.15 mg/ml. These crystals were successfully used in the measurement of HSA concentrations in aqueous media. At the last step, metallothionein (MT) was covalently immobilized on the GA-attached crystal at different conditions. The optimal MT immobilization conditions were as follows: pH: 7.4; the immobilization period: 4 hours, and the metallothioneinconcentration: 30 ug/ml. These crystals were then incubated with Zn(II) and Cd(II) solutions at different conditions. These results showed that the MT crystals are more sensitive to Cd(II) then Zn(II) and in competitive study as the ratio of Cd(II) to Zn(II) increases from 3.75/6.25 ppm to higher ratios of Cd(II) to Zn(II) the binding of metal atoms increases. The surface changes after each step mentioned above, were followed by getting the scanning tunneling microscopy images of the surfaces, which clearly showed the modifications. Keywords: Piezoelectric, Quarts crystal, antibody immobilization, plasma polymerization, metallothionein, microbalance system Advisor: Prof. Dr. Erhan PİŞKİN, Hacettepe University, Department of Chemical Engineering, Bioengineering Section 78

Özet ÖZET Açık kalp cerrahisinde risk grubu yüksek hastalarda, ekstrakorporal sistemde pulslu ve pulssuz akış sağlayan kalp-akciğer perfüzyon cihazı kullanılmıştır. Pulslu ve pulssuz perfüzyonun klinik, hemodinamik, biyokimyasal, hematolojik, organ fonksiyonu ve enflamasyon reaksiyonu etkileri karşılaştırılarak araştırılmıştır. Türkiye Yüksek İhtisas Eğitim ve Araştırma Hastanesi Kalp ve Damar Cerrahisi Kliniğinde Nisan-Eylül 2000 tarihleri arasında açık kalp ameliyatı geçiren 20 hastada pulslu, 15 hastada pulssuz akış sağlayarak perfüzyon uygulanmış ve kardiyopulmoner bypas öncesi, aorta çapraz kıskaç ile kapatıldığında ve açıldığında, yoğun bakım 1. saatte ve 24. saatte olmak üzere 5 ayrı zaman diliminde, erken dönem klinik verilerle birlikte, hemodinamik veriler, arter-venöz kan gazları, idrar miktarı, biyokimyasal ve hematolojik veriler, kompleman aktivasyonu (C3, C4, C4d, Cd11b, TNF-a, IL- 6, IL-8) ve glial hücre zararı belirteci olan S-100 p değerleri karşılaştırmıştır. Her iki grupta da hasta kaybedilmemiş ve pulslu grupda aorta çapraz kelepçe ile kapatıldığında sistemik vasküler direnç (p=0.05), cerrahi girişim sonrası 1. saatte pulmoner damar direnci (p=0.05), aorta çapraz kelepçe ile kapatıldığında venöz oksijen doygunluğu (p=0.025), ameliyat sonrası 1. saatdeki beyaz küre sayısı (p=0.034) ve % nötrofil oranı, aorta çapraz kelepçe ile kapatıldığında (p=0,034) ve ameliyat sonrası 1. saatteki (p=0.018) C3 düzeyleri, ameliyat sonrası 1. saatdeki C4 seviyesi (p=0.05) ve aortadaki çapraz kelepçe açıldığındaki S-100 p seviyesi (p=0.028) anlamlı olarak düşük saptanmıştır. Pulslu perfüzyon grubunda ameliyat sırasındakiÖzet kolloid gereksinimi (p=0.027) ve idrar çıkışı (p=0.028) anlamlı olarak yüksek bulunmuştur. Ameliyat sonrası klinik verilerde gruplar arasında fark olmamasına rağmen yüksek riskli pulslu perfüzyon grubu hastalarda düşük enflamasyon reaksiyonu ve daha iyi mikrodolaşım gözlenmiştir. Fizyolojik ve hematolojik parametreler daha olumludur. Anahtar Kelimeler: Açık kalp cerrahisi; Pulslu/Pulssuz perfüzyon; Klinik uygulamalar Abstract ABSTRACT The purpose of this study was to investigate the effects of pulsatile and non pulsatile blood flows during cardiopulmonary bypass (CPB) in patients with high mortality and morbidity risk after open heart surgery (OHS). In TYIH Cardiovascular Surgery Clinic, between April and September 2000, 20 patients had OHS with pulsatile flow and 15 with non-pulsatile flow. We compared clinical, hemodynamic, biochemical and hematologic parameters, arterial and venous blood gases, urine output, complement proteins (C3a, C4, C4d, CD11b), TNF-alpha, interleukins (IL-6, IL-8) and S100 protein before the initiation of CPB, at the times of aortic cross-clamping and de- clamping, at postoperative 1st and 24th hours. All of the patients survived after the operation and were discharged from the hospital. In the pulsatile flow group, systemic vascular resistance (SVR) at the time of aortic cross-clamping (p=0.05), pulmonary vascular resistance (PVR) at postoperative 1st hour (p=0.05), venous 02 saturation at the time of aortic cross-clamping (p=0.025), percentage of neutrophils at postoperative 1st hour (p=0.034), C3a levels at the time of aortic de-clamping (p=0.011) and at postoperative 1st hour (p=0.018), and S100 protein level at the time of aortic de-clamping (p=0.028) were significantly lower than those of non pulsatile group. At postoperative 1st hour in the pulsatile perfusion group though white blood cell (WBC) count was significantly high, absolute neutrophil count was significantly low. In the pulsatile flow group intraoperative urine output was significantly (p=0.028) higher than that ofAbstract non-pulsatile group. In the non-pulsatile flow group intraoperative colloid need was significantly (p=0.027) lower than that of pulsatile group. Pulsatile blood flow during CPB has favourable influence on inflamatory, physiologic and hematologic parameters in patients who have high risk for OHS. Key Words: Open heart surgery; Pulsatile/Nonpulsatile perfusion; Clinical applications 127

ÖZET Sunulan çalışmanın amacı piezoelektrik kristalli mikrobalans sistemine dayanan bir nükleik asit sensörü geliştirmektir. 10 MHz salınım frekanslı kuvartz kristaller kullanılmıştır. Kristal yüzeyleri önce bir plazma polimerizasyon (`elektriksel boşalım`) sisteminde etilen diamin plazmasıyla etkileştirilmiştir. Etkileştirme süresi 1-5 dak aralığında değiştirilmiş, boşalım gücü ve monomer akış hızı ise sırasıyle 10 watt ve 25-30 ml/dak'da sabit tutulmuştur. Kristal yüzey modifikasyonundan sonra oluşan kristalin salınım frekansındaki kaymalar bir mikrobalans sistemiyle ölçülmüştür. En uygun plazma etkileştirme süresi 2.5 dak olarak bulunmuştur. Plazma polimerizasyon basamağından sonra ölçülen ortalama frekans kayması 143±24 Hz'dir. İkinci basamakta, plazma polimerizasyonuyla kristal yüzeylerde oluşturulan primer amin grupları, kristaller glutaraldehit (GA) ile etkileştirilerek aldehit gruplarına dönüştürülmüştür. GA konsantrasyonu ve inkübasyon süresi değiştirilirken, ortam sıcaklığı 4°C'de sabit tutulmuştur. Burada optimum GA konsantrasyonu ve inkübasyon süresi sırasıyla %2.5 ve 2 saat olarak bulunmuştur. Bu basamaktan sonra ölçülen ortalama frekans kayması 88±13 Hz'dir. Çift sarmal oligonükleotid ile plazma polimerizasyonuyla modifîye edilen kristaller farklı pH ve iyonik güçte çözeltilerde bulunan çift sarmal oligonükleotid ile etkileştirilmiştir. Oligonükleotid adsorpsiyonu pH:10.6 ve iyonik güç 0.1 iken en düşük bulunmuştur. GA-modifiye krsital yüzeylere oligonükleotid immobilizasyonu farklı koşullarda çalışılmıştır. Birinci grupta, oligonükleotid konsantrasyonu değiştirilirken (0.5-4.0 ug/ml), immobilizasyon süresi sabit 3 saat olarak sabit tutulmuştur. En yüksek immobilizasyon 1.0 fig/ml konsantrasyonunda bulunmuştur. İkinci gruptaki deneylerde oligonükleotid konsantrasyonu 1.0 o.g/ml olarak sabit tutulmuş, immobilizasyon 1-22 saat aralığında değiştirilmiştir. 3 saatlik süreden sonra immobilizayon miktarında önemli bir değişiklik olmadığı gözlenmiştir. İmmobilizasyon sonrası ölçülen ortalama frekans kayması 126±12 Hz'dir. Son adımda yüzeye kovalent olarak bağlı olmayan oligonükleotid sarmalı yüzeyden dehibridize edilmiştir (uzaklaştırılmıştır). Kovalent bağlı oligonükleotid tek sarmalınıVI taşıyan nükleik asit sensörü hibridizasyon deneylerinde kullanılmıştır. Burada komplementer sarmalın konsantrasyonu (0.00 l-l ng/ml) ve etkileştirme süresi (1-25 dak) değiştirilmiştir. Komplementer sarmalın ortamdaki konsantrasyonunun artışı ile ölçülen frekans kaymasının arttığı gözlenmiştir. Buna karşın 5 dak lık süreden daha uzun sürelerde hibridizasyonda önemli değişiklik olmadığı bulunmuştur. Burada ölçülen ortalama frekans kayması 43.5±9 Hz'dir. Taramalı tünelleme mikroskobu ile yapılan görüntülemelerde her adımdan sonra yüzey değişikleri izlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Nükleik asit sensörleri; piezoelektrik kuvars kristalleri; plazma polimerizasyonu; glutraldehit etkileştirilmesi; oligonükleotid immobilizasyonu; hibridizasyon/ dehibridizasy on vn ABSTRACT The aim of this study is to develop a nucleic asit sensor based on piezoelectric crystal microbalance system. Quartz crystals having 10 MHz resonans frequency have been used as the sensing element. Crystal surfaces were first treated with ethylene diamine (EDA) plasma in a plasma polymerization (`glow-discharge`) system. The treatment time was changed between 1-5 min., but the discharge power and the monomer flow rate were kept constant, 15 watt and 25-30 ml/min.c, respectively. A microbalance system was used to measure the shifts in the resonance frequency of the crystals after the surface treatment. The optimal treatment time was 2.5 min. The average frequency shift after the plazma polymerization step was 143±24 Hz. In the second step, the primary amine groups on the crystal surfaces obtained after plazma polymerization were converted to aldehyde groups by treating the surfaces with glutaraldehyde (GA). The GA concentration and the incubation time were changed while the treatment temperature was constant at 4°C. The optimal GA concentration and incubation time were 2.5% and 2 h, respectively. The average frequency shift after this treatment was 88±13 Hz. The plazma-modified crystals were treated with aqueous solutions (at different pH and ionic strenght) of the double strand oligonucleotide. The non-specific oligonucleotide adsorption was found minimum at pH: 1 0.6 and an ionic strength of 0. 1. Oligonucleotide immobilization onto the GA-modified crystal surafaces was investigated at different conditions. In the first group, only the oligonucleotid concentration was changed (0.5-4.0 ug/ml), in which the immobilization time was 3 h. The maximum immobilization was achieved at the concentration of 1.0 ug/ml. In the second group, the oligonucleotid concentration was 1.0 ug/ml, while the immobilization time was changed in the range of 1-22 h. No significant increase in the immobilization was observed after 3 h. The average frequency shift after immobilization was 126±12 Hz. At the last step, one of the strands (not covalently bound to the surface) was dehybridized (removed). The nucleic acid sensor carrying the covalently bound single strand was then used in the hybridization experiments. The concentration of the complementary strand and the incubation time was changed in these tests. The frequencyvııı shifts were increased when the concentration of the complementary strand was increased. There was no significant changed in the hybridization after 5 min incubation time. The average frequency shift measured was 43.5±9 Hz. The images obtained with the scanning tunneling micrscope revealed the changes on the surfaces after each treatment. Keywords: Nucleic acid sensors; piezoelectric quartz crystals; plazma polymerization, glutaraldehyde treatment; Oligonucleotide immobilization; Hybridization/ dehybridization 72

ÖZET Sunulan bu çalışmanın amacı antiviral/antitumor etkisine sahip bir ön-ilaç olarak kullanılmak üzere pH ve sıcaklığa duyarlı, bir aktif ajan, 1,4,8,11- tetraazosiklotetradekan taşıyan, polimerler ve bunların Cu(II) iyonlarıyla yaptığı komplekslerin sentezidir. Öncelikle, TASTD ve akriloil klorür tepkimesi ile aktif monomer, ATASTD sentezlenmiştir. Tepkime verimi %55-65 aralığındadır. Aktif monomer oluşumu FTIR ile doğrulanmıştır. Poli(NIPAAm) homopolimeri, N- isopropil akrilamid (NIPAAm) and akrilik asit (AA) kopolimeri ve üç farklı NIPAAm/AA/ATASTP terpolimeri sentezi çözelti fazında radikal polimerizasyonuyla başlatıcı olarak sabit miktarda (0.015 mol/L) azobisizobutüronitril (AIBN) kullanılarak 70°C'de 180 dakikada gerçekleştirilmiştir. Polimer izolasyon verimleri %10.5-18.8 arasındadır. Polimer oluşumu FTIR ve ^-NMR analizleri ile doğrulanmıştır. Polimerlerin C,N,0,ve H içerikleri elementel analiz ile bulunmuştur. Polimerlerin uyan-cevap davranışlan, polimerlerin sulu çözeltilerinin absorbanslannm iki farklı pH'da (4.0 ve 7.4) ısıtmayla değişimi izlenerek belirlenmiştir. `Düşük kritik çözelti sıcaklıkları` (LCST) bu grafiklerden bulunmuştur. NIPAAm homopolimeri LÇST değeri 31- 32°C civarındadır ve bu polimer yalnızca sıcaklığa duyarlıdır. Yapıya AA ve ATASTD girmesi LCST değerinin önemli derecede yükselmesine ve polimer zincirlerin sıcaklık duyarlılığı yanısıra pH duyarlılığı kazanmalarını sağlamıştır. Ancak AA miktarının fazla olması pH 7.4 de sıcaklık duyarlılığının kaybolmasına yol açmıştır. Terpölimerin Cu(II) iyonları ile kompleksleşmesi sonucu gram terpolimere 0.02 mg bakır yüklemek mümkün olmuştur. Bakır yüklenmesi terpölimerin sıcaklık ve pH duyarlılığı: kaybolmasına' yol açmamış ancak LCST değerlerinin hem pH 4.0 hem de 7.4 de artmasına neden olmuştur. n ABSRACT The aim of this study is to synthesize pH and temperature sensitive polymers carrying an active agent namely 1,4,8,1 1-tetraazocyclootetradecan (TASTD), and their complexes with Cu(II) ions as a prodrug having antiviral/antitumoral activity. Firstly, the active monomer, acryloiltetraazocyclotetradekan (ATASTD) was synthesized by the reaction of proper amounts of TASTD and acryloil chloride. The reaction yield was around 55-65%. Formation of the active monmomer was confirmed by FTIR. Poly(NIPAAM) homopolymer, N-isopropyl acrylamide (NIPAAm) and acrylic acid (AA) copolymer and three different NIPAAm/AA/ATASTD terpolymers were produced by solution phase radical polymerization using a constant amount of (0.018 mol/L) azobisizobutyronitrile (AIBN) as the initiator at 70°C in 180 min. Polymer isolation yields were in the range of 10.5-18.8 %. Polymer formation was confirmed by FTIR and JH-NMR analysis. C,N,0,and H content of the polymers were found by elemental analysis. Stimuli-responsive behaviour of the polymers were obtained by following the changes in the absorbance values of the polymer aqueous solutions upon heating, at two ph, 4.0 and 7.4. `Lower critical solution temperatures` (LCSTs) were determined from these graphs. LCST of NIPAAm homopolymer is around 31- 32°C, and this polymer is only temperature sensitive. Including AA and ATASTD in the polymer change caused significant increases in the LCST values and added pH sensitivity besides temperature sensitivity. However, increasing the AA content resulted loss of temperature sensitivity of the terpolymer at pH:7.4. By complexation of the terpolymer with Cu(II) ions, it was possible to load 0.02 mg Cu(II) onto one gram of the terpolymer. Cu(II) loading caused increases in LCST values both at pH 4.0 and 7.4, but not resulted any loss in pH or temperature sensitivity. 60

Özet ÖZET Son yıllarda yapılan araştırmalar alüminyum ile çeşitli hastalıklar arasındaki ilişki olduğunu göstermiştir, özellikle diyaliz tedavisi uygula nan hastaların % 80'inde vücutta alüminyum birikimi belirlenmiştir. Alüminyumun vücutta birikmesi, nörolojik bozukluklar (Parkinson ve Alzheimer), hiperaluminea, diyaliz ensefalopatisi ve anemi gibi ciddi hastalıklara neden olur. Diyaliz çözeltilerinden ve içme sularından Al(lll) uzaklaştırılmasında bazı teknikler uygulanmaktadır. Bunlar arasında spesifik polimerler ümit vaadetmektedir. Spesifik sorbent metal iyonu ile spesifik olarak etkileşebilecek bir ligand ve bu ligandın kimyasal olarak bağlandığı bir katı destek oluşur. Bu çalışmada hem kesikli hem de sürekli sistemde alüminyum uzaklaştırılması amacıyla boya takılı magnetik polihidroksietilmetakrilat (PHEMA) mikroküreler hazırlanmıştır. Magnetik PHEMA mikroküreler 80-120 /vm çap aralığında modifiye süspansiyon polimerizasyonu ile hazırlanmıştır. Alizarin Red mikrokürelere kovalent olarak bağlanmıştır. Maksimum Alizarin Red yüklemesi 135.8 jumol/g'dır. Kesikli sistem deneylerinde ulaşılan maksimum Al(lll) adsorpsiyonu 19.5 mg/g'dır. Maksimum adsorpsiyon pH 5.0'de gözlenmiştir. Non-spesifik Al(lll) adsorpsiyonu 0.63 mg/g'dır. Adsorplanan Al(lll)'ün % 98'i HNO3 ile desorbe edilmiştir. Sürekli kolon sisteminde Al(lll) adsorpsiyon kapasitesi akış hızının artması ile azalmıştır. Mikroküreler adsorpsiyon kapasitesinde önemli bir azalma olmaksızın tekrarlanan adsorpsiyon-desorpsiyon işleminde başarı ile kullanılmıştır. Summary SUMMARY Aluminum has recently been considered as a causative agent in dialysis encephalopathy, osteodystrophy, and microytic anemia occuring in patients with chronic renal failure who undergo long-term hemodialysis. Only a small amount of Al(lll) ions in dialysis solutions may cause these disorders. Encephalopathy has also occured in children consuming aluminium hydroxide as a phosphate binder for renal disorders. Aluminum has also been implicated in neurotoxicity associated with amyotrophic lateral sclerosis, a form of parkinsonism and in Alzheimer's disease. The selective removal of Al(lll) ions from dialysis solutions and drinking water have been extensively investigated by applying several techniques. Among them, the use of specific sorbents has been considered as one of the most promising techniques. Specific sorbents consist of a ligand (e.g., ion-exchange function or chelating agents) which interacts with the metal ions specifically, and a carrier matrix which may be an inorganic materials or polymer microspheres. In this study, Aluminum [Al(lll)] adsorption onto dye-attached magnetic poly(2- hydroxyethylmethacrylate) (PHEMA) microspheres was investigated in both batch and continuous process. Magnetic PHEMA microspheres, in the size range of 80-120 jum, were produced by a modified suspension polymerization of HEMA. Alizarin Red was covalently attached to the microspheres. The maximum Alizarin Red loading was 135.8 jumo/g polymer. In the batch experiments, the maximum Al(lll) adsorption on the Alizarin Red-attached microspheres from aqueous solutions containing different amounts of Al(lll) ions was 19.5 mg/g polymer. The maximum Al(lll) adsorption was observed at pH 5.0. Non-specific Al(lll) adsorption was about 0.63 mg/g polymer under the same conditions. High desorption ratios (98 %) were achieved by using 0.1 M HNO3. In the continuous process, Al(lll) adsorption capacity of the microbeads decreased with an increase in the recirculation rate of solution. It was possible to reuse these Alizarin Red-attached magnetic PHEMA microspheres without significant losses in the Al(lll) adsorption capacities. 50

ÖZET Bu çalışmada dallanmış ve doğrusal polimerlerden hazırlanan polilaktik asit filmlerinin özelliklerine işleme koşullarının etkileri araştırılmıştır. İşleme koşullarına bağlı olarak ortotrombik a (a=10.6, b=6.1 and c=28.8Â) veya ortotrombik p (a=10.31, b=18.21 and c=9.00Â) olmak üzere iki kristal yapısına ulaşılmıştır. P yapısının erime sıcaklığı a yapısının erime sıcaklığından 10°C daha düşüktür, ki bu da beta yapısının daha kararlı olduğu anlamına gelir. Sonuçlarımız, kauçuğumsu sıcaklıklarda gerilmenin kabaca üç kademeli yapısal düzen içinde olduğunu göstermiştir. Düşük derecelerde deformasyon, yüksek düzende amorf bölgelerin oluşmasına yol açmıştır. Orta derecede germe ise, düzenli fakat bozuk `meso` yapılarını ortaya çıkarmıştır. Sonraki adımda, bu bozuk `meso` yapılar üç boyutlu düzenli kristal yapılara dönüşmüştür. Oluşan bu kristal faz p kristal formunda olup zincirler 3 ı uzatılmış helikal konformasy ondadır. Tavlama sırasmda; eğer kristal yapı germe basamağında oluşmuşsa, yapının gevşemesi sonucu p kristallerinin a kristallerinin şekline dönüştüğü gözlenmiştir. Germe basamağında yüksek deformasyon derecelerinde, p kristal formu kararlı kalmış ve a kristal formuna dönüşmemiştir. 11 ABSTRACT In this work, the effects of processing conditions on the properties of the poly(lactic acid) films prepared from branched and linear polymers are studied. Depending on the processing conditions, two crystal structures, namely pseudoorthorhombic a structure (a=10.6, b=6.1 and c=28.8Â) and pseudoorthorhombic p structure (a=10.31, b=18.21 and c=9.00Â) were obtained. The beta structure has melting temperature 10°C below the melting temperature of the a structure, which means that the beta structure is somewhat less stable than the structure. Our results indicate that stretching at rubbery temperatures results in roughly `three stage` structural ordering. Low levels of deformation caused the formation of highly oriented amorphous domains. Intermediate levels of stretching resulted in the appearance of oriented, but distorted `meso` structures. In the later stages, this disordered `meso` structure was converted to three dimensionally ordered crystalline structure. The crystalline phase was found to be in p crystal form where the chain possesses 3i extended helical conformation. It was observed that when the crystalline structure has formed in the stretching stage, the p crystals convert to the a crystalline form due to relaxation at the annealing process. At high deformation levels at the stretching stage, the P crystals remained stable and did not convert to the a crystalline form. 160

IV ÖZET Sunulan tez çalışması kapsamında grubumuzda daha önce üretilmiş olan STM'in (Scanning Tunnelling Microscopy) geliştirilerek kullanım kolaylığı ve kaitesi artırılmış ve geliştirilen sistemin performansı araştırılmıştır. Bu amaçla birinci bölümde STM sisteminin donanım ve yazılım bölümlerinde yeni tasarım ve imalatlar yapılmıştır. Donanım bölümünde: (i) Tarama alanını ve görüntü kalitesini artırmak amacıyla ± 250 V (500 V) bilgisayar kontrollü bipolar güç kaynağı tasarlanıp imal edilerek elektronik açıdan performansı araştırılmıştır, (ii) Bağıl olarak iletkenliği kötü olan biyolojik molekülleri görüntüleyebilmek, sıvı ortamda çalışabilmek amacıyla akım/gerilim çeviricisinin ölçüm alanı (pA-nA) genişletilmiştir, (iii) Tarama hareketinin doğrusallığının artırılması amacıyla, tarama iğnesi piezo tarayıcının ortasına alınmış, bu amaçla bir vida mekanizması imal edilmiştir, (iv) Sıvı örneklerle çalışabilmek amacıyla düşey yönde hareketli bir örnek tutucu tasarlanıp imal edilmiştir, (v) Görüntü işleme olanaklarını artırmak amacıyla çoklu işletim ortamında çalışabilecek yeni bir kontrol programı yazılmıştır. İkinci bölümde ise tüm sistemin performansını araştırmak amacıyla yapay ve doğal polimerik moleküllerden örnekler seçilerek bunların STM görüntüleri alınmıştır. İpliksi yapıda olan doğal moleküllerden kolajen, globular yapıda olanlardan albumin, antibadiler (IgG ve IgM) ve amino asitlerin tamamı (20 adet) görüntülenmiştir. STM çalışmalarında DNA, model olarak en çok kullanılan biyomoleküldür. Sunulan tez kapsamında ise DNA'mn çeşitli boya ve ilaçlarla etkileşimi görüntülenmiştir. Sentetik polimerlerden ise P(MMA/BMA) nanopartiküller ve bunların film oluşturma özellikleri STM görüntüleri ile araştırılmıştır. Yine sentetik polimerlerden P(NIPAAm-Aac) uyan cevap polimerleri ve amino asitlerin bu polimerlere bağlanarak oluşturdukları yapılar STM ile görüntülenmiştir. Bütün deneyler sırasında optimum görüntüleme parametreleri, substrat, iğne türü, çalışma akımı, iğne-örnek öngerilimi açısından araştırılarak sunulan tez içinde rapor edilmiştir. ANAHTAR KELİMELER: STM, DNA, Kolajen, IgG, IgM, HSA, Amino asitler, Piezo Sensörler, Mikroemülsiyon polimerizasyonu, Film oluşumu, Uyan cevap polimerleri. ABSTRACT In the content of the proposed thesis; the STM (Scanning Electron Microscopy) that was constructed before by our group was improved, its quality and using advantages were increased, and the performance of the developed system was tested. In the first part of the thesis, software and hardware of the STM were improved. In the hardware: (i) To increase the scanning area and imaging quality, ± 250 V (500 V) bipolar, computer controlled power supply is designed and constructed. Then the performance of the power supply was tested, (ii) For the imaging of the biological molecules mostly has poor conductivity, the measurement range (pA-nA) of the I/V converter was increased, (iii) The tip was installed at the middle of the piezo scanner to improve the lineerity of the scanner. By that purpose, a screw mechanism has been constructed, (iv) To study with liquid samples, a sample holder which has movement in horizontal dimension has been designed and constructed, (v) A new software that works in multi-tasking operating system has been developed to improve the imaging process. In the secand part of the thesis, the images of the chosen natural and synthetic polymeric materials were taken for testing the performance of the whole system. The images of selected natural polymers (the cologen in fibrous form and albumine in globular form) were taken. In other part of the study, the images of the all amino acids which are found in human body were taken. Although the DNA is the most studied biological molecule in the SPM technics, the interaction of the DNA with dies and drugs were studied in the scope of this thesis. Synthetic polymers in nanoparticule form like P(MMA/BMA) and their film formation properties were observed by STM. In similar way, the P(NIPAAm-Aac) from stimuli-responsive polymers and its congugates with amino acids were also observed by STM. The optimum imaging parameters of STM, the type of the tip, substrates, tip-sample bias and operating current were optimised and reported in the scope of the thesis. KEY WORDS: STM, DNA, Collagen, IgG, IgM, HSA, Amino acids, Piezo Sensors, Microemulsion polymerization, Film formation, Stimuli responsive polymers, 113

ÖZET Bu çalışmanın amacı yönlendirilmiş doku yenilenmesinde membran olarak kullanılmak üzere farklı elastik özelliklere sahip kopolimer membranlann hazırlanmasıdır. L-laktat ve e-kaprolaktonun homo ve kopolimerleri, katalizör olarak kalay oktoat kullanılarak azot ortamında yığın polimerizasyonu ile sentezlenmiştir. Monomer oranlan değiştirilerek farklı özelliklerde kopolimerler elde edilmiştir. Sentezlenen kopolimerlerin kimyasal yapısı FTIR ve 'H-NMR ile belirlenmiştir. NMR sonuçlanndan gerçek kopolimer oranlan hesaplanmış ve reaktivitesinin fazla olması nedeniyle kopolimerdeki L-laktat oranının başlangıçtaki oranına göre arttığı bulunmuştur. Kopolimerlerin ortalama molekül ağırlıklan Jel Geçirgenlik Kromotografisi (GPC) ve viskozimetrik yöntemler ile tayin edilmiştir. Bulunan ağırlıkça ortalama molekül ağırlıklan (Mw): 52000- 61000 ve heterojenlik indeksleri 1.48-2.25 aralıklanndadır. Sentezlenen kopolimerlerin ısıl davramşlan DSC ile belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar kopolimerde kaprolakton oranının artması ile kopolimerin camsı geçiş sıcaklığının düştüğünü göstermiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde sentezlenen kopolimerlerden çözücü döküm yöntemi ile 0.5um kalınlığında gözeneksiz ve mikrogözenekli membranlar hazırlanmıştır. Hazırlanan membranlann mekanik özelliklerine bakılmış ve kopolimerdeki kaprolakton oranının artması ile sertlik modülünün ve akma veriminin azaldığı buna karşılık yüzde uzama miktannın arttığı bulunmuştur. Membranlann in vitro bozunma davramşlan 4 hafta boyunca izlenmiştir. Bu amaçla membranlar vücut sıcaklığı (37°C) ve pH (7.4)'mda Ringer çözeltisine konulmuştur. Bozunma boyunca molekül ağırlıklanmn azalma gösterdiği ve 4. Hafta sonunda ağırlıkça ortalama molekül ağırlıklanmn (Mw): 23000-50000 arasında olduğu bulunmuştur.Bozunma ilerledikçe kopolimerlerin heterojenlik indeksleri ise artış göstermiştir. Bozunma boyunca kopolimerlerin mekanik özelliklerinde de değişme olduğu yapılan testler ile gösterilmiştir. Kırılganlıklarının artması nedeni ile yüzde uzama miktarı ve akma verimi azalmış buna karşılık sertlik modülü artmıştır. Anahtar Kelimeler: Biyobozunur Polimerler, PLLA, P-s-CL, Membran, Yönlendirilmiş Doku Yenilenmesi. ABSTRACT The aim of this study is to prepare copolymeric membrane with different elastic properties which will be used as barrier membrane for guided tissue regeneration. Homo and copolymers of L-lactide and e-caprolactone were synthesized by bulk polimerization by using stannous octoate as the catalyst under the nitrogen atmosphere. Copolymers with different properties were obtained by changing monomer ratios. Chemical structures of the copolymers were determined by FTIR and 'H-NMR analysis. Copolymer ratios were calculated from 'H-NMR results, it was found L-lactide ratio in the copolymer was higher than its initial ratio because of the higher reactivity of lactide. Average molecular weights (Mw) of copolymer were identified both with Gel Permation Chromotography (GPC) and viscosimetric method. Weight average molecular weigths of copolymers and polydispersity index were in the range of 52000-61000 and 1.48-2.25, respectively. DSC analysis were used to determine the thermal behavior of the copolymers. Results show that glass transition temperature (Tg) of copolymers were decreased with increasing e- caprolactone ratio. In the second part of the study, 0.5 um thick nonporous and microporous membrane were prepared from these copolymers by using solvent casting method. These membranes were tested mechanically and it was observed yield stress and Young modulus decreased while percent elongation increased, with increasing s- caprolactone ratio. In vitro degradation of the membranes were followed 4 weeks. For this purpose membranes were kept in Ringer solution at body temperature (37°C) and pH (7.4). Average molecular weights decreased during the degradation. At the end of the 4 weeks, the weight average molecular weights were found in the range of 23000-50000. Polydispersity indexes were increased with progressingm degradation. It was also show that mechanical properties of the copolymers were changed during the degradation. It was observed that the membranes became brittle, percent elongations and yield stress decreased while Young modulus increased. Key words: Biodegradable Polymers, PLLA, P-e-CL, Membrane, Guided Tissue Regeneration. 75

özet ÖZET Sunulan çalışmanın amacı enjeksiyonla kalıplama yöntemiyle petri kaplarının ve bunların, içlerinde besi yerleri içeren formlarının ambalajlanmış şekilde üretim olanaklarının araştırılmasıdır. Petri kaplarının üretiminde temel plastik olarak bu amaçla yaygın olarak kullanılan polistiren (kristal grade) seçilmiştir. Temel ekipman parametreleri değiştirilerek düzgün ve hatasız petri kabı üretiminde enjeksiyonla kalıplama işlemi için en uygun işletme koşulları belirlenmiştir. Petri kapları gama radyasyonu ile sterillenmiştir. İlgili standart testler (Buyyon testi) sterilizasyonun başarıyla gerçekleştirildiğini göstermiştir. İçlerinde kültür ortamları bulunan petri kapları laminar akış kabinetinde aseptik koşullarda hazırlanmıştır. Üç farklı ortam, Eosin Metilen Mavisi Ağarı (EMB), Salmonella Shigella Ağarı (SS), ve Kanlı Agar içeren petri kapları hazırlanmıştır. Bu petri kaplarının, örnek mikroorganizmaların, Escherichia coli, Staphylococcus aureusas, Salmonella typhi, Klepsiella oxytoca, fi- Streptecoccus pyogenes, kullanıldığı testlerde uygunlukları araştırılmıştır. Bu testler hazırlanan tüm besi ortamlarının başarılı olarak kullanılabileceğini, göstermiştir. Yapılan ekonomik analiz, çalışma kapsamında araştırılan petri kaplarının, mevcut imkanlarla, günümüz pazar fiatının Yz ile Y* arasında bir değerde üretilebileceğini göstermiştir. Anahtar Kelimeler : Petri kabı, besi yerli petri üretimi, performansı, maliyet analizi Abstract ABSTRACT The aim of this study is to investigate production of petri dishes by injection moulding and their culture medium carrying forms in their final packaging. Polystyrene (crystal-grade), which is widely used in these type of applications, was selected as the basic material for the production of petri dishes. Injection molding operating conditions were optimized by changing the main equipment parameters. Petri dishes were sterilized by gamma radiation. The related standard tests (i.e., Buyyon test) showed that the sterility procedure was successfully applied. A laminar flow cabinet was used to prepare petri dishes containing culture media at aseptic conditions (without loosing sterility). Three different media, Eosin Methylene Blue Agar (EMB), Salmonella Shigella Agar (SS), and Blood Agar, were investigated. These dishes were used in the tests in which Escherichia coli, Staphylococcus aureusas, Salmonella typhi, Klepsiella oxytoca, fi-Streptecoccus pyogenes, as representative species. These tests showed that all the media prepared were successfully operated. Economical analysis indicated that these petri dishes can be produced by using the existing facilities almost % to % of the today's market prices. Key words : Petri dish, production of Petri dish with culture medium, performances, Cost analysis 81

ÖZET Bu çalışmanın amacı gen transferinde taşıyıcı olarak kullanılmak üzere katyonik uyan-cevap karakteristiklerine sahip kopolimerlerin sentez edilmesidir. N- izopropilakril amid'in karboksilik asit uç gruplu homopolimerleri monomerin etanol içinde başlatıcı olarak azobisizobütironitril (AIBN) ve zincir transfer ajanı olarak merkaptoasetikasit (MP A) kullamlarak çözelti polimerizasyonuyla sentezlenmiştir. Amin uç gruplu poli(NIPAAm) sentezi aym yöntemle ancak polimer zincirlerine amin uç grubu takmak amacıyla, zincir transfer ajanı olarak aminoetantiyol hidroklorür (AET.HC1) kullamlarak gerçekleştirilmiştir. Poli(NIPAAm) daki karboksilik asit ve amin uç gruplarının varlığı FTIR ve 'H-NMR ile gösterilmiştir. Molekül ağırlıkları uç grupların titrasyonu ile bulunmuştur. Titrasyon deneyleri hem bu grupların polimer ucuna yerleştiğini göstermiş hemde polimerlerin ortalama molekül ağırlıklarının bulunmasını sağlamıştır. Karboksilik asit ve amin uç gruplu poli(NIPAAm) ortalama molekül ağırlıkları sırasıyla 1958-10228 ve 1839-5249 aralıklarındadır. Başlatıcı (AIBN) derişiminin değiştirilmesinin polimerlerin molekül ağırlıklarını değiştirmediği, ancak daha düşük derişimlerde zincir transfer ajanı kullamlarak daha yüksek molekül ağırlığında polimerler sentezlendiği bulunmuştur. Ağırlık ölçümü verilerinden hesaplanan polimerizasyon verimleri tüm polimerizasyonlarda %70'in üzerinde bulunmuştur. Bu uyan-cevap polimerlerinin LCST davranışları iki farklı pH'da (4.0 ve 7.4) spektrofotometrik olarak izlenmiştir. Her iki homopolimerinde LCST'leri birbirine çok yakın bulunmuştur (28-30°C) ve pH ile değişmemiştir. Karboksilik uçlu poli(NIPAAm) ortalama 2000 molekül ağırlığında polietilenimin (PEI) ile suda çözünen bir karbodimid (l-etil-3-(3-dimetilaminopropil)karbodiimid), (EDAC) kullamlarak kopolimerleştirilmiştir. FTIR and 'H-NMR spektrumlarmda her iki polimerin karakteristik pikleri gözlenmiştir, buda kopolimer oluşumunu ispatlamıştır. Poli(NIPAAm)'ın LCST davramşı PEI ile kopolimerizasyon sonucunda, beklendiği gibi önemli miktarda değişmiştir. PEI'dan gelen amin gruplarının zincire ilavesi, polimeri sıcaklığa daha az duyarlı hale getirmiştir.11 Seçilen homo ve kopolimerler, insan kanından izole edilen ve PCR ile çoğaltılan DNA (1 kilobaz) ile etkileştirilmiştir. Konjügatlann LCST'si kopolimerlerinkinden çok farklı bulunmuştur. Ancak, kopolimerlerin sıcaklık duyarlılıklarım konjügasyon sonrası da korudukları gözlenmiştir. m ABSTRACT The aim of this study is to synthesize cationic stimuli-responsive polymers as carriers for gene delivery. Carboxylic acid-ended homopolymers of N-isopropyl acryl amide (NIPAAm) were synthesized by solution polymerization of the monomer (in ethanol) by using asobisisobutyronitrile (AIBN) as initiator and mercaptoaceticacid (MP A) as chain transfer agent. Amine-ended poly(NIPAAm) was also synthesized by the same procedure except using aminoethanethiol hydrochloride(AET.HCl) as chain transfer agent in order to include amine-end groups to the polymer chains. Carboxylic acid and amine groups at the end of the poly(NIPAAm) were identified both with FTIR and !H-NMR. Titration experiments showed also existence of these end groups and allowed estimation of the average molecular weights. Average molecular weights of carboxylic acid- and amine-ended poly(NIPAAm) were in the range of 1958-10228 and 1839-5249, respectively. There was no effect of changing of the initiator (AIBN) concentration on the molecular weight, while higher molecular weights were obtained when chain transfer agent with lower concentrations were used, for both type of homopolymers. Polymerization yields, which were estimated from the gravimetric data, were above 70 % in all cases. LCST behaviour of these stimuli- responsive polymers was followed spectrophotometrically at two pH (4.0 and 7.4). LCST's of both homopolymers were very close to each other (28-30°C) and did not change with pH. Carboxylic acid-ended poly(NIPAAm) was copolymerized with polyethylene- imine (PEI) with an average molecular weight of 2000, by using a water soluble carbodimid (EDAC). FTIR and 'H-NMR spectra of the copolymers showed characteristic peaks of both polymers, and therefore proved the formation of copolymeric structure. LCST behaviour of poly(NIPAAm) was changed by copolymerisation with PEI, as expected. LCST's of the copolymers were significantly higher than those obtained for the homopolymer. Including amine groups (coming from PEI) into the chains made polymers less sensitive to temperature.IV Selected homo and copolymers were interacted with DNA (1 kilobase), which was isolated from human blood and multiplied by PCR. LCST behaviour of the conjugates were significantly different than those obtained for the copolymers. But, the copolymers did still keep their temperature sensitivity even after conjugation. 81

Özet Yenilenebilir kaynaklardan elde edilen biyodegrade olabilen polimerlerin en önemli dezavantaj lan hidrofilik karakterleri, hızlı degradasyon süreleri ve, bazı durumlarda özellikle nemli çevrelerde, yetersiz mekanik özellikleridir. Bu probleme alternatif bir çözüm, kimyasal modifikasyonla materyallerin su alabilme kapasitelerini düşürmek ve mekanik özelliklerini geliştirmektir. Bu çalışmada üç değişik nişasta-bazlı blend polimer I) nişasta-etilen-co-vinil alkol (SEVA-C); ii) nişasta-selüloz asetat (SCA) ve iii) nişasta- poly-s-kaprolakton (SPCL), zincir çapraz bağlanmasıyla kimyasal modifiye edilmiştir. Bu modifikasyon, nişastanın hidroksil (-OH) gruplarıyla TriSodyumTrimetaFosfat arasındaki reaksiyon temeline dayanır. Elde edilen bileşikler, FTIR sonuçlarının fiziksel özelliklerle birlikte orjinal materyallerin özellikleriyle karşılaştırılması suretiyle yorumlanmıştır. ilk olarak çapraz bağlanma, çözünürlük testi ile belirlenmeye çalışıldı. Bilindiği gibi çapraz bağlı polimerler üç boyutlu yapılarından dolayı çözünmezler. Daha sonra, çapraz bağlanma reaksiyonunun gerçekleşip gerçekleşmediği, muamele görmemiş (orjinal) materyallerle reaksiyona sokulmuş materyallerin FTIR spektrumlannın karşılaştınlmasıyla belirlenmeye çalışıldı. Çapraz bağlanmadan sonra materyallerin spektrumlanndaki değişimlerden yola çıkılarak ve bu değişimlerin spektralardan spesifik çapraz bağlayıcı ajandan gelen (P=0)çekme ve (P-0)çekme bantlarının sinyal aralığında olduğu yorumlanarak reaksiyonun olduğu tahmin edilmiştir. Ayrıca -OH intensitesindeki azalma, bu grupların reaksiyona katıldığı şeklinde yorumlanmıştır. Ayrıca çapraz bağlanma kütlece %' sinin hesaplanması reaksiyonun yüksek dereceden çapraz bağlanmayla sonuçlandığım göstermiştir. Su alma derecesi, çapraz bağlanmayla birlikte materyallerin su-alma kapasitelerinde % 15 'e varan azalmala olduğunu göstermiş ve buna paralel olarak mekanik ve degradasyon testleri sonucunda degradasyon hızı daha düşük, daha sert materyaller elde edildiği bulunmuştur. Bunların dışında, temas açısı ölçümleriyle de yüzey enerjisi daha fazla materyallerin elde edildiği görülmüştür. Anahtar Kelimeler: Nişasta-bazlı blendler, nişasta-etilen-co-vinil alkol, nişasta-selüloz asetat, nişasta-poly-8-kaprolakton, çapraz bağlanma, kimyasal modifikasyon. IV ABSTRACT The main disadvantages of biodegradable polymers obtained from renewable sources are their dominant hydrophilic character, fast degradation rate and, in some cases, unsatisfactory mechanical properties particularly under wet environments. One possible solution to this problem is to reduce the water-uptake ability of these materials and to enhance the respective mechanical behaviour by chemical modification. In this work, three starch based blends with: i) a copolymer of ethylene and vinyl alcohol (SEVA-C), ii) cellulose acetate (SCA), and iii) poly-s-caprolactone (SPCL); were chemically modified by chain crosslinking. This modification is based on the reaction between the starch hydroxyl groups and tri-sodium tri-meta phosphate. The obtained compounds were characterized by FTIR and the respective properties were assessed and compared to the original materials by means of the hydration degree, the degradation behaviour, contact angle measurements and mechanical testing. Firstly, the crosslinking reaction was tried to determine by solubility test, as known crosslinked polymers do not dissolve because of their 3D structure. Then the occurance of the crosslinking reaction was tried to determine by comparing the FTIR spectra of both reacted and non-reacted samples. The P=Ost and P-Ost vibrations were concluded as a result of changes in specific fosforous region in spectras after crosslinking. In addition, decreasing in the -OH intensity was concluded that the -OH groups have participitated to the reaction. After that the crosslinking mass percentage determination results showed that the crosslinking reaction was ended with high percantage of crosslinking. The water uptake results showed that the water-uptake of these blends could be reduced up to 15 % simultaneously suffer materials with a less pronounced degradation rate can be obtained by crosslinking according to the results of mechanical and degradation tests. Beside that the contact angle measurements showed that the surface energy of the materials were increased by crosslinking. Key words: Starch-based blends, ethylene and vinyl alcohol, cellulose acetate, poly-e- caprolactone, crosslinking, chemical modification. 67

ÖZET Sunulan çalışmada, kemik graft malzemesi kullanımı için poli (L-laktat) hidroksiapatit (PLLA/HA) kompozitleri hazırlanmıştır. Çalışmanın birinci bölümünde L-laktik asitten konvansiyonel teknikler kullanılarak L-laktat dimeri hazırlanmış ve hazırlanan L-laktat dimeri kalay oktoat varlığmda halka açılması polimerizasyon metodu ile yüksek molekül ağrılıklı poli(L-laktat)'a (PLLA) dönüştürülmüştür. Dimer ve polimer oluşumlan DSC, FTIR, NMR ve polarimetre teknikleri kullanılarak doğrulanmıştır. Çalışmanın ikinci bölümünde ise iki farklı molekül ağırlığındaki PLLA polimeri (Mw: 250.000 ve Mw: 600.000) kloroformda çözündürülerek içerisinde farklı miktarlarda hidroksiapatit (HA) (%10, %30 ve %50 ağırlıkça) partiküllerinin dağıtılması ile poli(L-laktat)/hidroksiapatit kompozitleri hazırlanmıştır. Çözücü uzaklaştırıldıktan sonra kompozit örnekleri baskı ile kalıplama cihazında ASTM 63 8 'e göre kalıplanmıştır. Üretim metodunun PLLA ve PLLA/HA kompozitlerinin mekanik ve ısıl özelilkleri üzerine etkisi incelenmiştir. PLLA'nın karakteristik degradasyonu (su absorpsiyonu, kütle kaybı, molekül ağırlığı ve morfolojik değişimleri) hidroksiapatit varlığında değişmiştir. Dinamik mekanik analizlerde camsı geçiş sıcaklığının (60°C) altında ikinci bir gevşeme görülmemiştir. Bükülme ve uzama modülüslerindeki artış kompozit etkisi ile açıklanabilir. Kompozitlerin yüksek mekanik dayanımlarından dolayı kemik kırıklarının tedavisinde kullanılabileceği uygun görülmüştür. ABSTRACT In the present study, we prepared poly(L-lactide)/hydroxyapatite (PLLA/HA) composites for use as bone graft materials. In the first part of study, L-lactide dimer was synthesized from L-lactic acid by using conventional techniques and L-lactide was polymerized by ring-opening polymerization method in the presence of stannous octoate to the high molecular weight polymer forms. Dimer and polymer formations were confirmed by DSC, FTIR, NMR and polarimeter techniques. In the second part, PLLA/HA composites were produced by dispersing different amount HA particles (10%, 30% and 50% by weight) within two different molecular weight PLLA (Mw: 250.000 and Mw: 600.000) solution in chloroform with further evaporation of the solvent. From these composites, compression-molded specimens were prepared according to the ASTM-638. The effect of manufacturing method on the strength retention of PLLA and PLLA/HA composites were studied. Data on water absorption, weight loss, molecular weight and morphology changes conclusively showed that the presence of hydroxyapatite modified the degradation characteristic of PLLA. In the dynamic mechanical analysis, no secondary relaxation's were observed below the glass- to-rubber transition (60°C). The improvement of bending and Young's modulus compared to the ordinal two materials was due to a composite effect. Due to the high load bearing the composites are expected to suitable as replacement for bone grafts. 90

özet iv ÖZET Bu çalışmada katgüt (ameliyat ipliği) üretiminde kullanılan koyun ince barsağı atıklarından enzimatik hidroliz yöntemi ile kollajen saflaştırılması ve bu kollajenden biyomateryal olarak kullanılmak üzere dokuma olmayan `non-woven` matris elde edilmesi ele alınmıştır. Kaynak dokuda yer alan safsızlıklar tuz ekstraksiyonu ile uzaklaştırılmış, elde edilen dokuda yer alan kollajen pepsin enzimi kullanılarak hidroliz edilmiş ve asetik asit tampon çözeltisinde çözünür hale getirilmiştir. Enzimatik hidroliz basamağında enzim konsantrasyonu, sıcaklık ve pH' a bağlı optimum koşullar belirlenmeye çalışılmıştır. Hidroliz sonrası çözelti buharlaştırma yöntemi kullanılarak kollajen matrise dokuma olmayan (non-woven) şekil verilmeye çalışılmış, glutaraldehid (GA) çapraz bağlama ajanı kullanılarak matrisler çapraz bağlanmıştır. Çapraz bağlama basamağında kollajen matrislerin çekme sıcaklıkları referans alınarak, optimum çapraz bağlayıcı konsantrasyonu, reaksiyon sıcaklık ve süresi belirlenmeye çalışılmıştır. Elde edilen ürün ticari kullanım bulmuş hemostatik keçe (felt) ile karşılaştırılmıştır. Anahtar Kelimeler: Kollajen, biyomateryal, biyopolimer, doğal polimer. Abstract ABSTRACT In this study, the purification of collagen from the waste of sheep intestine utilised in the catgut (surgical suture) manufacturing were investigated by the enzymatic hydrolysis proses. Than the synthesis of a non-woven matrix as a biomaterial from the produced collagen are handled. The impurities involved in the source tissue have been removed by salt extraction. Collagen remained in the tissue has been hydrolysed by pepsin and solubilized in the acetic acid buffer solution. At the enzymatic hydrolysis, the optimum conditions relating to the concentration of the enzyme, temperature and pH have been tried to be defined. After hydrolysis, it has been worked to shape the collagen in the non-woven form by solvent evaporation method. Than a matrix has been obtained by crosslinking with glutaraldehyde. At the crosslinking step, optimum crosslinking agent concentration, reaction temperature and time have been tried to be optimised by considering the shrinkage temperature of collagen matrix as reference value. The obtained product has been compared to the commercial felt-like haemostatic product. Key Words: Collagen, biomaterial, biopolymer, natural polymer. 33

ÖZET Sunulan çalışma kapsamında sert doku onarımında kullanılacak elastomerik özellikte `EV` ve `ET` kod adlarıyla anılan iki farklı D,L-laktat ve e-kaprolakton kopolimeri sentez edildi. Bu kopolimerlerin GPC ile sayıca ve ağırlıkça ortalama molekül ağırlıkları ve heterojenlik indeksleri sırasıyla Mn:108 000; Mw:170 000; Ki. : 1.56 ve M`:40 000; Mw:80 000; H.I.:2.00 olarak bulundu. FTIR spektrumlan her iki monomere ait karakteristik piklerin varlığını, dolayısıyla kopolimer oluşumunu gösterdi. *H NMR spektrumlan kopolimer oluşumunu vurguladı ve kopolimerlerin her ikisinde de D,L-laktat/e-kaprolakton oranının 60/40 olduğunu gösterdi. DSC termogramlanndan her iki kopolimerin de amorf olduğu ve camsı geçiş sıcaklıklarının EV ve ET kopolimerleri için sırasıyla -22.1°C ve -21.2°C olduğu bulundu. Kopolimerlere üç farklı miktarda (ağırlıkça %20, 40 ve 60), iki farklı boyutta hidroksiapatit yüklendi. Optik ve taramalı elektron mikroskopları hidroksiapatit partiküllerinin polimerik matrikste homojen dağıldığını gösterdi. Elde edilen kompozitlerin çoğunun elle şekillendirilebilir yapıda olduğu gözlendi. Hidrokiapatit yüklemesine, HA partikül boyuna ve kopolimer molekül ağırlığına göre mekanik özelliklerin değiştiği bulundu. HA yüzdesinin artmasıyla yüzde uzama önemli oranda azalırken akma verimi ve sertlik modülü arttı. Büyük boyutlu HA kullanıldığında daha az uzayan, ancak dayanımı ve sertliği daha yüksek kompozitler elde edildi. Yüksek molekül ağırlığındaki EV kopolimeri ile hazırlanan kompozitlerin daha az uzadığı ancak mekanik olarak daha güçlü ve sert oldukları bulundu. Kopolimerler Ringer çözeltisi içinde 6 haftada hemen hemen tamamen degrade olmuşlardır. Degradasyonun ilerlemesiyle molekül ağırlığı dağılımı da genişlemiştir. Hidroksiapatit ilave degradasyonun önemli oranda yavaşlamasına neden olmuştur. Özellikle büyük boyutlu ve yüksek yüzde de HA yüklü kompozitlerin degradasyonunda önemli miktarda yavaşlama gözlenmiştir. ABSTRACT In this study, two different elastomeric D,L-lactate ve E-caprolactone copolymers, namely EV and ET copolymers were synthesized for hard tissue repair. The number and weight average molecular weights and heterogenity indices obtained by GPC were M`:108 000; Mw:170 000; H.I.:1.56 and M»:40 000; Mw:80 000; H.I.:2.00, respectively. The characteristic peaks of the monomers on the FTIR spectra indicated the formation of the copolymer. *H NMR spectra proved the formation of copolymers, and the D,L-lactate/e-caprolactone ratios of both copolymers were found as 60/40 from these spectra. DSC thermograms showed that both copolymers (EV and ET) were amourphous and have glass transition temperatures of -22.1°C and - 21.2°C, respectively. Hydroxyapatite (HA) with two different size ranges were loaded within both copolymers at three different ratios (20, 40 and 60% in weight). Optical and scanning electron microscope photographs showed that HA particles were homogeneously distributed within the polymer matrices. The polymer-HA composites were easily shaped by hand. Mechanical properties of the composites changed with HA loading, HA particle size, and the molecular weight of the copolymer. Per cent elongation decreased while both yield stress and hardness modules increased with the increase in the HA loading. By using HA with larger particle size, less flexible but stronger composites were obtained. The composites which were prepared with the higher molecular weight copolymer (i.e., EV) were less flexible but stronger. Copolymers were degraded within the Ringer solution in about 6 weeks. The molecular weight distribution became broader during degradation. Incorporation of HA within the polmeric matrices significantly slowed down the degradation. Much slower degradation rates were observed especially when HA particles with larger sizes were used, and also for the composites with high HA loadings. 60

ÖZET Sunulan çalışmada, özellikle kemoembolizasyon uygulamalarında kullanılmak üzere biyodegradable yapıya sahip olan kitosan biyopolimerleri kullanılarak süngerimsi ve mikroküre formunda alternatif taşıyıcıların geliştirilmesi amaçlanmıştır. Ayrıca, çalışma kapsamında hazırlanan kitosan süngerimsi yapılar yara ve yanık tedavisinde de kullanılabilecek özelliklere sahip potansiyel bir malzemedir. Çalışma temel olarak sözkonusu iki farklı yapının ayrı ayrı hazırlanması ve bu yapılar ile gerçekleştirilen ilaç yükleme/salım çalışmaları şeklinde iki ana grupta gerçekleştirilmiştir. Birinci grup çalışmalarda çözücünün uzaklaştırılması temeline dayanan yöntem ile kitosan süngerimsi yapılar hazırlanmış ve bu yapılara kanser tedavisinde yaygın olarak kullanılan 5-Fluorouracil (5-FU) yüklenerek 5-FU salımı in vitro olarak değerlendirilmiştir. Bu amaçla salım ortamı pH'ı (pH: 3.0, 7.4 ve 10.0), sıcaklığı (4°C, 25°C ve 37°C), ilaç/polimer oranı (7.55/200, 3.85/200 ve 1.55/200 mg/mg) ve çapraz bağlayıcı oranı (% 0.25, % 0.5 ve % 1.0) değerleri değiştirilerek salım hızlan belirlenmiştir. Sonuç olarak, ilacın daha düşük pH değerlerinde daha hızlı salındığı, sıcaklığın ve ilaç/kitosan oranının artmasıyla salım hızının arttığı ve çapraz bağlayıcı oranının artmasıyla salım hızının azaldığı gözlenmiştir. İkinci grup çalışmalarda ise süspansiyon çapraz bağlanma yöntemi kullanılarak 5-FU yüklü kitosan mikroküreler hazırlanmış ve bu aşamada önce mikroküre boy ve boy dağılımına etki eden parametreler (emülsifier türü ve derişimi, dağıtma ortamı karıştırma hızı, ilaç/kitosan oranı ve kitosan/çözücü oranı) değerlendirilmiş ve elde edilen sonuçlara göre gerekli optimizasyon işlemleri yapılarak kitosan mikrokürelere 5-FU yüklenmiş ve ilaç/kitosan oranı ile çapraz bağlayıcı miktarının ilaç salım hızına etkileri incelenmiştir. Sonuç olarak ilaç/kitosan oranının artmasıyla ve çapraz bağlayıcı miktarının azalmasıyla ilaç salım hızının arttığı gözlenmiştir. SUMMARY In this study, we aimed to prepare sponge type and microsphere form of biodegradable chitosan carriers for chemoembolization. In addition, sponge type chitosan structures are potential materials for burn-dressing therapy. Basically, we prepared two different structure and then we used these structures for drug loading/drug release studies. In the first group experiments, sponge type chitosan materials were prepared by using solvent evaporation method. An anticancer drag 5-Fluorouracil was loaded into these structures then 5-Fluorouracil release was investigated in in-vitro studies. Medium pH was 3.0, 7.4 and 10.0. Temperature was 4°C, 25°C and 37°C. Drug/polymer ratio was 7.55/200, 3.85/200 and 1.55/200 (mg/mg). Cross-linker ratio was 0.25 %, 0.5 % and 1.0 %. Drug release rate was high at low pH values. Release rate increases with increasing drug/polymer ratio and temperature. Cross-linking density decreased the drug release rate. In the second group of experiments, 5-Fluorouracil loaded chitosan microspheres were prepared by using suspension cross-linking technique. In this step, optimal preparation parameters which affect the particle size and the size distribution was determined. These parameters were emulsifier type and concentration, drug/chitosan ratio and chitosan/solvent ratio. In optimal preparation conditions, 5-Fluorouracil was loaded and drug release was investigated. Drug release rate increased with increasing drug/chitosan ratio. Cross-linking density decreased the drug release rate. 55

ÖZET Sunulan çalışmada, yumuşak doku dolgu/örtü materyalleri hazırlanmıştır. Bu amaçla poli (D,L-laktat) (PDLLA) polimeri kullanılmıştır. PDLLA, D,L-laktat dimerinin kalay oktoat katalizörlüğünde, halka açılması polimerizasyonu ile azot atmosferinde, 180°C'de sentez edilmiştir. Polimerizasyon 5 saat sürmüştür. Polimer oluşumu FTIR, NMR ve DSC ile gösterilmiştir. Sentezlenen PDLLA amorf yapıda olup, 54-5 7°C civarında bir camsı geçiş sıcaklığına sahiptir. Farklı molekül ağırlığına sahip PDLLA polimerleri elde edebilmek için dimer/katalizör oranı 5000-50000 aralığında değiştirilmiştir. Polimer ortalama molekül ağırlıkları ve molekül ağırlığı dağılımları, viskozite ölçümleri ve GPC ile bulunmuştur. PDLLA polimerleri `ıslak çekme` ve `eriyikten çekme` metodlan ile fiber haline getirilmişlerdir. İlk yöntem ile hazırlanan fiberlerin in vivo ve in vitro degradasyon çalışmaları ve cytotoxisite deneyleri yapılmıştır. Her iki durumda da, degradasyonun enzimatik değil, hidrolitik olduğu bulunmuştur. Cytotoxisite sonuçlan fiberlerin toksik bir etki vermediğini göstermektedir. Bu yöntem ile elde edilen fiberlerin mekanik dayanımlarının çok düşük olduğu gözlenmiştir. Eriyikten çekme yöntemi ile hazırlanan fiber ve matrikslerin mekanik özellikleri önceki yönteme göre kayda değerdir. Matrikslerin biyolojik uyuşabilirliğini arttırmak için, yüzeylerine elastin proteinleri (ESP) bağlanmıştır. Plazma polimerizasyon sistemi kullanılarak matrikslerin yüzey modifikasyonu gerçekleştirilmiştir. PDLLA matriksler plazma reaktöründe argon gazı ve etilen-diamin monomeri ile etkileştirilmişlerdir. Burada farklı plazma süreleri (1, 5, 10 dak.) ve güçlerinin (5, 10, 20 W) bağlanmaya etkisi araştırılmıştır. Etilen-diamin kullanıldığı durumda, matriksler muameleden hemen sonra glutaraldehit çözeltisine daldırılmışlardır. Her iki durumda da muamele görmüş malzemeler içlerinde farklı derişimlerde (2,5-10 mg/ml) ESP bulunan çözeltilere daldırılmıştır. En yüksek bağlanmaya etilen-diaminin monomer olarak kullanıldığı durumda ulaşılmıştır. Aynı zamanda bağlanma homojendir. Burada plazma süresi, gücü ve ESP derişimi sırasıyla 5 W, 10 dak. ve 10 mg/ml' dir. Bu durum göz önüne alınarak, EDA kullanılarak hazırlanan ESP-PDLLA matrikslere elastin bağlanması araştırılmıştır. SEM fotoğrafları, PDLLA matrikslerin yüzeylerinde meydana gelen değişimleri (argon/etilen-diamin plazmasından önce ve sonra, aynı zamanda ESP/elastin bağlı olduğu durumlarda) açıkça göstermektedir. ABSTRACT In this study, we attempted to develop a novel soft tissue filling and/or dressing material. The homopolymer of poly (D,L-lactide) was synthesized by the ring- opening polymerization of D,L-lactide in bulk at 1 80°C under nitrogen atmosphere. Stannous octoate was used as the catalyst. The dimer/catalyst ratio was changed for synthesizing polymers with different molecular weights. These polymers were characterized by FTIR, DSC, viscosity and GPC measurements. The PDLLA polymers were processed into fibers by two techniques, namely, `wet spinning` and `melt spinning`. The PDLLA fibers prepared by wet spinning process, were tested for cytotoxicity. Also their in vitro and in vivo degradations were investigated. In melt spinning process, the polymer was extruded into fiber form by using an extruder and a die. The polymeric matrices were also prepared by using the same technique. Their mechanical properties were investigated. In order to increase the biocompatibility of the PDLLA matrices, biological modification was performed by elastin derived proteins (ESP). ESP immobilization was achieved by using a novel technique, the so-called glow-discharge treatment. Two alternative glow-discharge treatment methods were applied to incorporate (immobilize) ESP on the PDLLA matrix surfaces. In the first method, the PDLLA matrices were treated in an inert gas (i.e., argon) plasma created in the glow-discharge reactor. In the second approach, the PDLLA matrices were placed in the glow-discharge reactor, and then treated in an active monomer (i.e., ethylene diamine, EDA) plasma. In this procedure, the PDLLA matrices were first treated in the EDA plasma, and then were simply incubated in the glutaraldehyde solution. The glow-discharge treatment power and time were changed in order to see the effects of the treatment conditions on modification. These treated matrices were then immediately immersed in the aqueous solutions containing different amounts of ESP. Maximum ESP immobilizations were achieved in the case of EDA plasma treatment. Following this information, the elastin adsorption onto the PDLLA matrices modified by EDA plasma (carrying also ESP) was also investi gated. In order to show the changes on the surfaces, Scanning Electron Micrographs of the PDLLA surfaces were taken before and after argon/EDA-glow-discharge treatment and ESP/elastin immobilizations. 111

ÖZET Poli(HEMA-EGDMA) mikrokürelere metal şelatör olarak boya-ligand Cibacron Blue F3GA kovalent olarak bağlanmıştır. Boya yapısındaki triazin halkasına bağlı klor atomu ile polimer zincirindeki hidroksil grupları nükleofilik sübstitüsyon reaksiyonuna girerek HCI çıkışı ile eter bağı oluşturmuşlardır. Polimerik mikrokürelere maksimum bağlanan boya miktarı 16.5 pmol Cibacron Blue F3GA/g polimer'dir. Boya takılı polimerik mikrokürelere protein molekülleri ile şelat etkileşimine girebilmesi amacıyla Zn(ll) iyonları adsorplanmıştır. Zn(ll) yüklü (189.6 umol Zn(ll)/g polimer) bu mikrokürelere dolgulu kolon sisteminde sulu çözeltilerden ve insan plazmasından albumin adsorpsiyonu incelenmiştir. Albumin adsorpsiyon kapasitesi akış hızının artması ile azalmıştır. Albumin adsorpsiyonu oldukça hızlı olup yaklaşık olarak 60 dakikada denge adsorpsiyon süresine ulaşılmaktadır. Çözelti fazındaki albumin konsantrasyonu da adsorpsiyonu etkileyen önemli bir parametredir. Albumin konsantrasyonunun artması ile adsorpsiyon artmış ve 2.0 mg/ml değerinden sonra platoya ulaşılmıştır. Maksimum albumin adsorpsiyon kapasitesi 128 mg BSA/g polimer'dir. Maksimum protein adsorpsiyonu albuminin izoelektrik noktası olan pH 5.0 değerinde gözlenmiştir. İnsan plazması ile çalışıldığında ise adsorpiyon kapasitesinin daha da arttığı bulunmuştur (215 mg HSA/g polimer). Adsorplanan protein moleküllerinin desorpsiyonu için 1.0 M NaSCN tuzu kullanılmış ve desorpsiyon oranlarının oldukça yüksek olduğu görülmüştür (% 90). ABSTRACT Affinity dye-ligand Cibacron Blue F3GA, was covalently coupled with the poly(EGDMA- HEMA) microbeads via the nucleophilic reaction between the chloride of its triazine ring and the hydroxyl groups of the HEMA under alkaline conditions. The microbeads carrying 16.5 umo l Cibacron Blue F3GA per gram polymer was incorporated with Zn(ll) ions. Zn(ll) loading was 189.6 umol/g. Cibacron Blue F3GA-Zn(ll) attached affinity sorbent used to albumin adsorption from aqueous solutions and human plasma in a packed-bed column. BSA adsorption capacity of the microbeads decreased with an increase in the recirculation rate. High adsorption rates were observed at the beginning, then equilibrium was gradually achieved in about 60 min. The BSA concentration in the mobile phase was also effective on adsorption. BSA adsorption was first increased with BSA concentration, then reached a plateau which was about 128 mg BSA/g. The maximum adsorption was observed at pH 5.0 which is the isoelectric pH of BSA. Higher human serum albumin adsorption was observed from human plasma (215 mg HSA/g). High desorption ratios (over 90 % of the adsorbed albumin) were achieved by using 1.0 M NaSCN (pH 8.0) in 30 min. 47

ııı ABSTRACT Embolization and chemoembolization has been accepted forms of endovascular therapy for many years. Several materials, both natural or synthetic origin have been used for embolization including particles, sponges or oil emulsions but no single agent has been completely satisfactory in all cases yet. In this study, we attempted to prepare microspheres from microbial biodegradable polyesters i.e. polyhydroxy- alkonoates for potential embolization and chemoembolization agent. Polyhydroxy- butyrate (PHB) was produced from Hyphomicrobium Zavarzinii. The PHB microspheres in the size range of 5-120um were prepared by a solvent evaporation technique, in which methylene chloride, distilled water and polyvinyl alcohol were utilized as the solvent, dispersion medium and emulsifier, respectively. Effects of the initial polymer/solvent ratio, the emulsifier concentration, and the stirring rate on the size and size distribution of the PHB microspheres were investigated. It was found that the size and size distribution of the PHB microspheres were increased by an increase in the polymer/solvent ratio and by a decrease in the emulsifier concentration. The size of the microspheres was decreased by increasing of the stirring rate, while the size distribution became narrower. It was possible to obtain PHB with very narrow size distributions by applying gravity field-flow fractionation technique. In the second part of this study, drug loading and in-vitro drug release from these matrices were also investigated. A tuberculostatic agent, Rifampicin was selected as a model drug for this purpose. The effects of polymer/solvent ratio, emulsifier concentration, stirring rate and initial drug concentration were evaluated for drug loading and microsphere size and drug concentration were evaluated for drug release mechanism. In the third part of this study polyhydroxybutyrate (PHB) produced by a methanol-utilizing bacteria was used to prepare microspheres by in the size range of 120-200 um for in in- vivo embolization using the same technique mentioned previously i.e. solvent evaporation technique. In in- vivo evaluations a post-renal embolizations were performed in the test animals, i.e. Mongal dogs. Renal angiograms were obtained before and after embolization by following the standard catheterization procedures. The embolizations were technically successful in all animals. It did not show any problems associated with solid materialapplication such as tedious preparation, unequal suspension, high friction, difficulty in injecting through the chatheter and temporary occlusion. The histpathological evaluation of PHB microspheres as an embolic agent were also investigated 24 h and 7 days after the embolization. All the embolized kidneys were shown a pathological changes associated with kidney's infraction due to renal artery obstruction and blockage a blood supply to kidneys. However there was neither any inflammatory reaction nor any evidence of tissue toxicity due to PHB microspheres. Based on our results obtained in this study, PHB microspheres could be considered an potential embolic and chemoembolic agent. ÖZET Embolizasyon ve kemoembolizasyon önemli endovasküler tedavi yöntemleridir. Embolizasyonda partikül, süngerimsi ve yağ emülsiyonları şeklinde doğal ve sentetik kökenli materyallerden hazırlanan değişik yapılar kullanılmış, ancak henüz her türlü uygulamada kullanılabilecek tek bir ajan geliştirilememiştir. Bu çalışmada, potansiyel bir embolizasyon ve kemoembolizasyon ajanı olarak mikrobiyal, biyoparçalanabilir olabilen bir poliester olan polihidroksibütirat (PHB) kallanılarak mikroküre formunda ajanlar hazırlanmıştır. PHB, Hyphomicrobium Zavarzinii' den üretilmiştir. PHB mikroküreler çözücü buharlaştırma tekniği kullanılarak 5-120 um aralığında hazırlanmıştır. Bu işlemde çözücü olarak metilen klorür, dağıtma ortamı ve emülsifier olarak sırasıyla damıtık su ve polivinil alkol kullanılmıştır. Başlangıç polimer/çözücü oram, emülsifier derişimi ve karıştırma hızının PHB mikroküre boy ve boy dağılımına etkileri araştırılmıştır. PHB mikroküre boy ve boy dağılımının başlangıç polimer/çözücü oranının artması ve emülsifier derişiminin azalması ile arttığı tespit edilmiştir. Karıştırma hızındaki azalma ile mikrokürelerin çapı artmış ancak boy dağılımı azalmıştır. Hazırlanan PHB mikroküreler geniş boy dağılımına sahip olduğu için akış halinde yerçekimi etkisiyle fraksiyonlama tekniği kullanılarak çok dar boy dağılımına sahip mikrokürelerin elde edilmesi mümkün olmuştur. Çalışmanın ikinci bölümünde, PHB mikrokürelere ilaç yüklenmiş ve ilaç salımı incelenmiştir. Bir tüberküloz ajanı olan Rifampicin ilaç yükleme ve salım çalışmaları için model ilaç olarak seçilmiştir. Bu bölümde polimer/çözücü oranının, emülsifier derişiminin, karıştırma hızının ve başlangıç ilaç derişiminin ilaç yükleme oranına, mikroküre çapının ve mikroküre ilaç içeriğinin ilaç salım mekanizmalarına etkileri araştırılmıştır. Çalışmanın üçüncü bölümünde embolizasyon uygulamalarında kullanılmak üzere PHB mikroküreler, metanolün yer aldığı ortamdaki bakterilerden üretilen PHB kullanılarak çözücü buharlaştırılması tekniği ile 120-200 um aralığında üretilmiştir. In-vivo çalışmalar deney hayvanı olarak seçilen Mongrel cinsi köpeklerde yapılan post-renal embolizasyon işlemleriyle gerçekleştirilmiştir. Renal anjiyogramlarembolizasyon öncesi ve sonrası Standard kateterizasyon teknikleri kullanılarak ayrı ayrı elde edilmiştir. Hayvanlarda yapılan embolizasyon çalışmaları teknik olarak başarılı olmuştur. Mikroküreler ile yapılan uygulamalarda, örneğin hazırlanma zorluklan, yetersiz süspansiyon homojenitesi, yüksek sürtünme, kateter içerisine enjeksiyon güçlükleri ve geçici tıkama gibi problemler gözlenmemiştir. Embolik ajan olarak kullanılan PHB mikroküreler, embolizasyondan sonraki 24 saatte ve 7 günde histopatolojik olarak değerlendirilmiştir. Embolize edilen böbreklerin tamamında, böbreklere kan besleyen renal arterlerdeki tıkanmadan dolayı böbreğin yapısında bozunmalar şeklinde patolojik değişiklikler gözlenmiştir. Bununla birlikte, PHB mikrokürelerden dolayı herhangi bir yangı reaksiyonu veya doku toksisitesi meydana gelmemiştir. Sunulan bu çalışmaya göre hazırlanan PHB mikroküreler potansiyel bir embolik ve kemoembolik ajan olarak değerlendirilebilir. 100

özet ÖZET Sunulan çalışmada bir kişisel bilgisayar yardımıyla çalışan, biyomateryellerin sterilizasyon ihtiyaçlarını tümüyle karşılayabilecek bir Etilenoksit gaz sterilizatörü tasarımı ve imalatı amaçlanmıştır. Tasarlanan cihazın tüm kontrol üniteleri bilgisayar veri hattında bulunan bir arayüz tarafından yapılacak şekilde tasarlanmış, yüksek enerji kaçaklarına karşı güvenlik sistemleri oluşturulmuştur, öncelikle mekanik tasarım yapılmış, kazan ve çevre birimleri bir karkas içerisine yerleştirilmiştir. Kullanılan kontrol sistemleri ve sensörler için gerekli olan arayüz tasarımı tamamlanmıştır. Sterilizatör montajlar sonrası çeşitli testlerden geçirilmiş ve daha sonra deneylere başlanmıştır. Yapılan deneylerde Avrupa Birliği standartlarına uygun olarak sterilizasyon işlemleri biyolojik testlere tabii tutulmuş ve bu testlerin sonuçlarına göre sterilizasyon işlemi başarılı ya da başarısız olarak değerlendirilmiştir. Deneylerde farklı ısılarda ve farklı etilenoksit konsantrasyonlarında steril olma minimum zamanları tespit edilmiş ve bu en az 3 kez olumlu tekrar sonrası kabul edilmiştir. Ayrıca farklı bağıl nem değerleri için de testler yapılmış ve en başarılı bağıl nem oranı olarak %30 tercih edilmiştir. Cihaz testler sonrasında farklı konsantrasyonlar ve sıcaklıklarda başarı ile çalışabilmesi ve bu değerlerin kolayca değiştirilebilir olması sebebiyle halen ticari olarak satılan sistemlere kıyasla daha esnek olarak değerlendirilmiştir. IV Abstract ABSTRACT The aim of this study is to design and construction of a personal computer controlled gas sterilisation unit that is capable of sterilisation of all biomaterials. All the control units of this equipment will be driven from the data bus of the personal computer by an interface and will have protection against high voltage malfunctions. First of all mechanical design is done and chamber and the periferic equipment's are placed. Than design of the interface have been done. According to European Norm's test procedure for validation of the sterility is prepared. During the experiments different temperatures and ethyleneoxide concentrations are used and sterilisation times are found. On the other hand different relative humidity levels are tried and 30% relative humidity found as the best. After the experiments it is found that the system is more flexible than the conventional sterilisation equipment's in the way that different temperatures and concentrations can be used much more easily. 55

Özet ÖZET Sunulan çalışmanın ilk bölümünde dispersiyon polimerizasyonuyla yaklaşık 1.5 /im boyutlarında eş boyutlu, farklı yüzey hidrofilisitelerine sahip üç farklı türde akrilat bazlı mikroküreier (PMMA, P(MMA/HEMA) ve PMMA/PVAL mikroküreier) üretilmiş ve FTIR ve temas açılarının ölçülmesi ile karakîerize edilmiştir. Bu mikroküreier açık kalp ameliyatı geçiren hastalardan (ameliyat öncesi, sırası ve sonrası) alınan kan örnekleriyle inkübe edilerek lökosit (monosit ve nötrofıl) yapışması/fagositozu incelenmiştir. Lökositlerin ameliyet öncesi yalnızca hidrofobik karakterli PMMA mikroküreleri yapışıp/fagosite ettiği, ancak aktif hale geçtiklerinde hidrofiiik polimerik mikroküreleri de {P(MMA/HEMA) ve PMMA/PVAL mikroküreleri yapışıp/fagosite etmeye çalıştıkları gözlenmiştir. Buda hidrofiiik mikrokürelerin aktive lökositlerin hasta kanından uzaklaştırılmasında spesifik sorbentler olarak değerlendirilebileceğini göstermiştir. Sunulan çalışmanın ikinci bölümünde süspansiyon poîimerizasyonu ile gözenekli ve gözeneksiz 50-250 /im boyut aralığında P(EGDMA/HEMA) mikroküreier üretilmiştir. Bu mikrokürelerin modifıye formlarının hazırlanmasında, önce hidroksil grupları periyodat oksidasyonu ile aldehit gruplarına çevrilmiştir. Daha sonra bu gruplara uzatma kolu (hekzametilendiamin, HMDA) takılmıştır. Son basamakta mikroküreiere aldehit grupları üzerinden ve/veya uzatma kolu üzerinden (glutaraldehit kullanılarak) koîlajen ve fibronektin immobilize edilmiştir. Periyodat aktivasyon basamağında kullanılması gereken en uygun periyodat derişimi gram poîimer başına 0.5 mmol periyodat olarak bulunmuştur. Bu değere karşılık gelen aldehit yüzey derişimîeri, gözenekli ve gözeneksiz P(EGDMA/HEMA) mikroküreier için sırasıyla 0.42 ve 0.28 mmol'dür. Uzatma kolu takılmasında en uygun HMDA derişimi 4 mg HMDA/ml olarak bulunmuş olup, bu değere karşı gelen immobilizasyon miktarları, fibronektin ve koîlajen için sırasıyla 4 ve 7 mg/g polimer olduğu bulunmuştur. Koîlajen ve fibronektin immobilizasyonlaraıda glutaraldehit kullarıilmıştır. En yüksek immobilizasyon için gram polimer başına % 1.25 (hacim/hacim) glutaraldehit kuîanılması gerektiği, ve bu değere karşı gelen immobilizasyon miktarlarının, fibronektin ve koîlajen için sırasıyla 4 mg/g polimer ve 7 mg/g polimer olduğu bulunmuştur. Modifikasyonun son adımında mikroküreiere aldehit gruplan ve/veya uzatma kolu üzerinden koîlajen ve/veya fibronektin immobilizasyonu için en uygun koşullar belirlenmiştir. En uygun immobilizasyon süresi 120 dak; ortam pH sı 7.0; sıcaklık fibronektin için 25°C'de koîlajen için ise 4°C; ve başlangıç derişimlerinin 0.1 mg fibronektin/ml ve 0.25 mg koîlajen/ml olarak bulunmuştur.özet a P(EGDMA/HEMA) mikroküreler hücre yapışma ve üreme çalışmalarında değerlendirilmiştir. Şu iki tür hücre kullanılmıştır: 3T3 ve MDBK hücreleri. Polistiren hücre kültür kaplarında yapılan denemelerde, kültür kaplarına 3x10s hücre (yapışma için) ve IxlO5 hücre (üreme için) içeren örnekler eklenmiş ve örnekler CO2 etüvünde 37°C'de inkübasyona bırakılmıştır. Bu deneylerde her iki hücre türü için de en uygun yapışma ve üreme süreleri, sırasıyla 120 dak ve 5 gün olarak bulunmuştur. P(EGDMA/HEMA) mikrokürelerin hücre yapışma ve üreme çalışmalarında ise yapışma ve üreme süreleri, sırasıyla 120 dak ve 7 gün olarak gözlenmiştir. Polimerik mikroküre yüzeylerinde MDBK hücrelerinin yapışma değerleri 3T3 hücrelerine göre daha düşük iken, tireme değerleri 3T3 hücrelerine göre daha yüksek olduğu bulunmuştur. Her iki hücrenin hidrofobik PEGDMA homopolimer mikrokürelere yapışmadığı, gözenekli ve gözeneksiz PÇEGDMA/HEMA) hidrofilik mikrokürelerde de yapışmanın çok düşük olduğu gözlenmiştir. Periyodat aktivasyonu yapışmayı bir miktar arttırmıştır. Kollajen ve fibronektin immobilizasyonu (özellikle uzatma kolu kullanılarak) yapışmayı önemli oranda artırmıştır. Bu mikrokürelere yapışma şöyledir: (i) 3T3 hücrelerinin gözeneksiz mikrokürelere: % 89.3 ve % 91 (yaklaşık 2143 hücre/mg polimer, ve 2184 hücre/mg polimer); (ii) 3T3 hücrelerinin gözenekli mikrokürelere: % 95.7 ve % 97.7 (yaklaşık 2297 hücre/mg polimer ve 2345 hücre/mg polimer); (iii) MDBK hücrelerinin gözeneksiz mikrokürelere: % 76 ve % 84 (yaklaşık 1824 hücre/mg polimer, ve 2016 hücre/mg polimer); (iv) MDBK hücrelerinin gözenekli mikrokürelere: % 81.4 ve % 90 (yaklaşık 1954 hücre/mg polimer, ve 2160 hücre/mg polimer). İlgili kinetik ifadelerden bulunan, 3T3 ve MDBK hücrelerinin için en yüksek yapışma hız sabitleri (kollajen-uzatma kolu veya fibronektin+uzatma koîu-takılı mikrokürelere, sırasıyla) söyledin (i) 3T3 hücrelerinin gözeneksiz mikrokürelere: 0.058 ve 0.067 dak-1'- (ii) 3T3 hücrelerinin gözenekli mikrokürelere: 0.11 ve 0.12 dak`1; (iii) MDBK hücrelerinin gözeneksiz mikrokürelere: 0.046 ve 0.063 dak-1; (iv) MDBK hücrelerinin gözenekli mikrokürelere: 0.057 ve 0.098 dak-1. Hücre üreme deneylerinde, yalnızca kollajen ve fibronektin (ve uzatma kolu) taşıyan gözenekli ve gözeneksiz P(EGDMA/HEMA) mikroküreler kullanılmıştır. Bu çalışmalar da yapışma deneylerinde uygulanan koşullarda gerçekleştirilmiştir, farklı olarak inkübasyonlar 1 gün sürdürülmüştür, ve 7. günde maksimum üreme değerleri elde edilmiştir. Elde edilen üremeler şöyledir: (i) 3T3 hücrelerinin gözeneksiz mikrokürelerde üremesi sırasıyla: 6280 hücre/mg polimer (16610 hücre/cm2 polimer);Özet iii ve 6690 hücre/mg polimer (17690 hücre/cm2 polimer) (ii) 3T3 hücrelerinin gözenekli mikrokürelerde üremesi sırasıyla: 6770 hücre/mg polimer (17900 hücre/cm2 polimer); ve 7220 hücre/mg polimer (19090 hücre/cm2 polimer); (iii) MDBK hücrelerinin gözeneksiz mikrokürelerde üremesi: 8930 hücre/mg polimer (23620 hücre/cm2 polimer); ve 10340 hücre/mg polimer (27340 hücre/cm2 polimer); ve (i) MDBK hücrelerinin gözenekli mikrokürelerde üremesi: 10560 hücre/mg polimer (27940 hücre/cm2 polimer); ve 11490 hücre/mg polimer (30390 hücre/cm2 polimer). İlgili kinetik ifadelerden bulunan, 3T3 ve MDBK hücrelerinin için en yüksek üreme hız sabitleri (koîlajen-uzatma kolu veya fibronektin+uzatma kolu-takıîı mikrokürelere, sırasıyla) şöyledir: (i) 3T3 hücrelerinin gözeneksiz mikrokürelerde: 0.26 ve 0.27 gtar 1; (ii) 3T3 hücrelerinin gözenekli mikrokürelerde: 0.27 ve 0.28 gün4; (iii) MDBK hücrelerinin gözeneksiz mikrokürelerde: 0.32 ve 0.34 gün-1; (iv) MDBK hücrelerinin gözenekli mikrokürelerde: 0.32 gün4. ',`' Anahtar Kelimeler. Polimerik PMMA sorbentler; Hücre uzaklaşîuılması, Poîimerik PEGDMA ve P(EGDMA/HEMA) sorbentler; Hücre yapışması ve yapışma kinetiği, Hücre üremesi ve üreme kinetiği. Abstract iv ABSTRACT In the first part of the this study, monosize (about 1.5 jim in dimater) polyacryiate based microbeads (i.e., the PMMA, P(MMA/HEMA) and PMMA/PVAL microbeads) having different surface hydrophilicities were produced and characterized by using FTIR and contact angles. These microbeads were incubated with the blood samples taken from the patients undergone open-heart surgery (before and after surgery), and adhesion/phagocytosis of leukocytes (monocytes and neutrophils) were investigated. Leukocytes in the blood samples taken from the patients before surgery adhered/phagocytosed only the hydrophobic PMMA microbeads. While the activated leukocytes (activated due to heart-lung machine used) adhered/phagocytosed also the more hydrophilic {P(MMA/HEMA) and PMMA/ PVAL microbeads). These findings were concluded as these hydrophilic microbeads may be used in specific separation of the activated leukocytes from the patiens blood undergone open heart surgery. In the second part of this study, nonporous or microporous P(EGDMA/HEMA) microbeads (50-250 /«m in diameter) were produced by a suspension polymerization. Surfaces of these microbeads were modified. At the first step, hydroxyl groups of HEMA were converted to aldehyde groups by periodate activation. Then, a spacer-arm (i.e., hexamethylenediamine, HMDA) was attached to the beads through these groups. At the last step, collagen and fibronectin were immobilized by using glutaraldehyde. In the periodate activation step, the optimum iodate concentration was found as 0.5 mmol per gram polymer. The aldehyde surface concentrations corresponding to this value were 0.42 and 0.28 mmol for microporous and nonporous P(EGDMA/HEMA) microbeads, respectively. The optimal HMDA concentration in the spacer-arm introduction step was found as 4 mg HMDA / ml, and the collagen and fibronectin immobilizations corresponding to this concentration were obtained as 4 and 7 mg/g polymer. The maximum collagen and fibronectin immobilizations were achieved by using 1.25 % (volume/volume) glutaraldehyde. The optimal conditions for collagen and fibronectin immobilization are as follows: immobilization time: 120 min; pH: 7.0; temperature: 25°C for collagen and 4°C for fibronectin; initial concentrations: 0.1 mg fibronectin/ml ve 0.25 mg collagen/ml.Abstract The P(EGDMA/HEMA) microbeads were utilized in cell adhesion and growth. The following two cell lines were used: 3T3 ve MDBK cells. In the cell adhesion/growth experiments which were performed in the tissue culture dishes, 3x10s cells (for adhesion) and lxlO5 cells (for growth) were incubated in thes dishes in a CO2 otoclave at 37°C. The optimal incubation periods for both cells were obtained as 120 min and 5 days, respectively. In the cell adhesion/growth experiments where P(EGDMA/HEMA) microbeads were used in the polystyrene nontissue culture dishes the optimal cell adhesion and growth incubation times were found as 120 min and 7 days, respectively. Adhesion of MDBK cells on polymeric microbeads were lower than those observed for 3T3 cells, while just opposite results were obtained in cell culture experiments. Both cells do not adhere to hydrophobic PEGDMA microbeads. There was cell adhesion to more hydrophilic P(EGDMA/HEMA) nonporous and porous beads, but they were not very significant. Periodate activation increased cell adhesion. While collagen and fibronectin immobilization (especially through the spacer-arms) caused pronouced increase in cell adhesion. Cell adhesion to these cells are as follows: (i) 3T3 cells on nonporous beads: 89.3 % and 91 % (about 2143 cell/mg polymer, and 2184 cell/mg polymer), respectively; (ii) 3T3 cells on microporous beads: 95.7 % and 97.7 % (about 2297 cell/mg polymer, and 2345 cell/mg polymer), respectively; (iii) MDBK cells on nonporous beads: 76 % and 84 % (about 1824 cell/mg polymer, and 2016 cell/mg polymer), respectively; (iv) MDBK cells on microporous beads: 81.4 % and 90 % (about 1954 cell/mg polymer, and 2160 cell/mg polymer), respectively. The maximum adhesion rate constants for 3T3 ve MDBK cells (on collagen+spacer- arm- or fibronectin+spacer-arm-attached microbeads, respectively) were obtained from the related kinetic expression is as follows: (i) 3T3 cells on nonporous beads 0.058 and 0.067 min-1, respectively; (ii) 3T3 cells on microporous beads 0.11 and 0.12 min-1, respectively; (iii) MDBK cells on nonporous beads 0.046 ve 0.063 min`1, respectively; (iv) MDBK cells on microporous beads 0.057 ve 0.098 min*1, respectively. In the cell growth experiments, only the collagen+spacer-arm- or fibronectin+spacer-arm- attached microbeads, both nonporous and porous were used. These cell culture studies were performed at the same conditions with the adhesion experiments, except incubation period was 7 days. The growths obtained are as follows: (i) 3T3 cells growth on nonporous beads; 6280 cell/mg polymer (16610 cell/cm2 polymer) and 6690 cell/mg polymer (17690 cell/cm2 polymer), respectively;Abstract vi (ii) 3T3 cells growth on microporous beads; 6770 cell/mg polymer (17900 cell/cm2 polymer) and 7220 cell/mg polymer (19090 cell/cm2 polymer), respectively; (iii) MDBK cells growth on nonporous beads; 8930 cell/mg polymer (23620 cell/cm2 polymer) and 10340 cell/mg polymer (27340 cell/cm2 polymer), respectively; (iv) MDBK ceils growth on nonporous beads; 10560 cell/mg polymer (27940 cell/cm2 polymer) and 11490 cell/mg polymer (30390 cell/cm2 polymer), respectively. The maximum growth rate constants for 3T3 ve MDBK cells (on coilagen+ spacer- arm- or fibronectin+spacer-arm-attached microbeads, respectively) were obtained from the related kinetic expression is as follows: (i) 3T3 cells on nonporous beads 0.26 and 0.27 day`1, respectively; (ii) 3T3 cells on microporous beads 0.27 and 0.28 day-1, respectively; (iii) MDBK cells on nonporous beads 0.32 and 0.34 day-1, respectively; (iv) MDBK cells on microporous beads 0.32 day1. Key words : Polymeric PMMA sorbents, Cell separation, Polymeric PEGDMA and P(EGDMA/HEMA) sorbents, Ceil adhesion and adhesion kinetic, Cell growth and growth kinetic. 158

ABSTRACT The aim of this study is to investigate interactions of bacteria with biomaterials, and to decrease the bacterial adhesion by modification of biomatenal surface with plasma polymerization. Six gram positive and four gram negative bacteria strains were isolated from clinical samples, and identified by several techniques. Hydrophobicities of these bacteria were defined by using contact angles and the percentage of bacteria passed to organic phase (i.e., /j-xylene). Zeta potentials and surface charges of the bacteria were determined as electrostatic properties. Several biodegradable or nondegradable mono or multifiament sutures (i.e., Vicryl, Dexon, Cromic catgut, PDS and PP), a polyvinylchloride (PVC) catheter and a silicone (Si) balloon catheter were evaluated as biomaterials. Surfaces of these biomaterials were modified by plasma polymerization in which dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) and acrylic acid (AAc) were used as the active monomers. Plasma modifications were performed for different plasma exposure times (5, 10 and 15 min) and discharge powers (5 and 10 watt). Contact angles of both original and plasma modified biomaterial were obtained by a captive bubble technique. The contact angles of gram positive bacteria were in the range of 48-69°, which means that they are moderately hydrophobic (except the CNS-2 strain which is relatively hydrophilic). While the contact angles of gram negative bacteria were in the range of 43.5-55°, which means that they are moderately hydrophilic. Hydrophobicities of both groups of bacteria defined with the percentage of bacteria passed to /»-xylene phase were obtained in parallel to those defined by contact angles. All bacteria accept CNS-2 and CPS-1 exhibited negative surface charge. Zeta potentials of the gram positive and gram negative bacteria were found in a wide range from +1 8.60 to -650 mV. Only two of the strains, i.e., CNS-2 and CPS-1, exhibited positive zeta potential values which were +18.6 and + 17.5, respectively. For bacterial adhesion studies the optimal concentration of bacteria was obtained as lxl09(cfu/cm2). Bacterial adhesion was found as a function of incubation time. The strains adhesion of some bacteria decreased with respect to time, while for some others increased.Abstract Bacterial adhesion which obtained in dynamic incubation media was higher than those observed in static experimental set up. The maximum bacterial adhesion was observed for Vicryl sutures. In the plasma modification of these sutures, in which DMAEMA and AAc plasma were used, the optimal (corresponding the minimum bacterial adhesion) plasma exposure time and discharge power were obtained at 5 min and 10 watt, respectively. Very similar adhesion behaviours were observed for all biomaterials tested in this study (i.e., Vicryl sutures, PVC catheters and Silicone balloon catheter). The highest gram positive bacterial adhesions were observed for Silicone balloon catheter, while much lower values were found for Vicryl sutures. Among the gram positive bacteria used in this study the highest adhesions were observed for the CNS-1 and S.yug-1 strains. In most of the cases (but not all) there were correlations between the extend of adhesion and surface properties of both the bacteria and the biomaterial. Hydrophobic gram positive bacteria have adhered more to the hydrophobic biomaterial surfaces. While, just opposite, more hydrophilic gram negative bacteria have been found to adhere to more hydrophilic biomaterial surfaces. The main result in respect to the main aim of this study it was shown that in most of the cases, especially for the CNS-1, CNS-2, CPS-1, E.coli-1, E.coli-2 and P.aeru-1 strains plasma modification significantly improved the antibacterial character (means less bacterial adhesion) of all biomaterials tested. The AAc plasma was more succesful than the DMAEMA plasma in this respect. Abstract ABSTRACT The aim of this study is to investigate interactions of bacteria with biomaterials, and to decrease the bacterial adhesion by modification of biomatenal surface with plasma polymerization. Six gram positive and four gram negative bacteria strains were isolated from clinical samples, and identified by several techniques. Hydrophobicities of these bacteria were defined by using contact angles and the percentage of bacteria passed to organic phase (i.e., /j-xylene). Zeta potentials and surface charges of the bacteria were determined as electrostatic properties. Several biodegradable or nondegradable mono or multifiament sutures (i.e., Vicryl, Dexon, Cromic catgut, PDS and PP), a polyvinylchloride (PVC) catheter and a silicone (Si) balloon catheter were evaluated as biomaterials. Surfaces of these biomaterials were modified by plasma polymerization in which dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEMA) and acrylic acid (AAc) were used as the active monomers. Plasma modifications were performed for different plasma exposure times (5, 10 and 15 min) and discharge powers (5 and 10 watt). Contact angles of both original and plasma modified biomaterial were obtained by a captive bubble technique. The contact angles of gram positive bacteria were in the range of 48-69°, which means that they are moderately hydrophobic (except the CNS-2 strain which is relatively hydrophilic). While the contact angles of gram negative bacteria were in the range of 43.5-55°, which means that they are moderately hydrophilic. Hydrophobicities of both groups of bacteria defined with the percentage of bacteria passed to /»-xylene phase were obtained in parallel to those defined by contact angles. All bacteria accept CNS-2 and CPS-1 exhibited negative surface charge. Zeta potentials of the gram positive and gram negative bacteria were found in a wide range from +1 8.60 to -650 mV. Only two of the strains, i.e., CNS-2 and CPS-1, exhibited positive zeta potential values which were +18.6 and + 17.5, respectively. For bacterial adhesion studies the optimal concentration of bacteria was obtained as lxl09(cfu/cm2). Bacterial adhesion was found as a function of incubation time. The strains adhesion of some bacteria decreased with respect to time, while for some others increased.Abstract Bacterial adhesion which obtained in dynamic incubation media was higher than those observed in static experimental set up. The maximum bacterial adhesion was observed for Vicryl sutures. In the plasma modification of these sutures, in which DMAEMA and AAc plasma were used, the optimal (corresponding the minimum bacterial adhesion) plasma exposure time and discharge power were obtained at 5 min and 10 watt, respectively. Very similar adhesion behaviours were observed for all biomaterials tested in this study (i.e., Vicryl sutures, PVC catheters and Silicone balloon catheter). The highest gram positive bacterial adhesions were observed for Silicone balloon catheter, while much lower values were found for Vicryl sutures. Among the gram positive bacteria used in this study the highest adhesions were observed for the CNS-1 and S.yug-1 strains. In most of the cases (but not all) there were correlations between the extend of adhesion and surface properties of both the bacteria and the biomaterial. Hydrophobic gram positive bacteria have adhered more to the hydrophobic biomaterial surfaces. While, just opposite, more hydrophilic gram negative bacteria have been found to adhere to more hydrophilic biomaterial surfaces. The main result in respect to the main aim of this study it was shown that in most of the cases, especially for the CNS-1, CNS-2, CPS-1, E.coli-1, E.coli-2 and P.aeru-1 strains plasma modification significantly improved the antibacterial character (means less bacterial adhesion) of all biomaterials tested. The AAc plasma was more succesful than the DMAEMA plasma in this respect. 125

Özet ÖZET Bu çalışmada ameliyat ipliği üretiminde kullanılmak üzere monofilament polipropilen fiberler üretilmiştir. Üretimde, ticari olarak temin edilen toz polipropilenin, % 0.133 antioksidant karışımı ve % 0.333 (w/w) boya (bakır ftalosiyanin) katılarak hazırlanmış modifiye formu kullanılmıştır. Hem antioksidant hem de boyanın eklenmesi nin polipropilenin eriyik akış hızını dolayısıyla işlenebilirliğini değiştirdiği gözlenmiştir. Monofilament fiber üretimi üç temel basamakta gerçekleştirilmiştir. Birinci basamakta modifiye PP ekstruzyonla, tek delikli başlık kullanılarak fiber formuna sokulmuştur. Ekstruder çıkışında fiber formundaki PP eriyik bir su banyosundan geçirilerek soğutulmuş ve bir makara üzerine toplanmıştır. Su banyosu sıcaklığı (Tbanyo), fiber sarım hızı (FSH) ve ekstruder vida devir hızı (VDH) değiştirilerek fiber özelliklerindeki değişiklikler incelenmiştir. Elde edilen fiberlerin çap, doğrusal yoğunluk, % kristaliniteleri değerleri mikrometre, tartım, x-ışınları kırınımı ve diferansiyel taramalı kalorimetre (DSC) ile belirlenmiştir. Sonraki basamaklarda istenilen oranda çekip-uzatabilmek, dolayısıyla istenilen çap değerlerine inilip, yüksek mekanik güç sağlayabilmek için en uygun fiberler, ` Tbanyev 15°C, VDH : 15 rpm, FSH : 300 rpm ` çekme koşullarında hazırlanmıştır. Fiber üretiminin ikinci basamağında, ilk basamakta elde edilen monofilament PP fiberlere istenilen çap ve mekanik özellikler ulaşabilmek için çekip-uzatma işlemi uygulanmıştır. Bu işlem, çekip-uzatma biriminin girişindeki motorun çıkışındaki motora göre daha hızla döndürülmesi ile sağlanmıştır. Bu motorların sarım hızları oranı (MSHO) ve biriminin sıcaklığı (T1S!ı) değiştirilerek elde edilen fiberlerin çapı, doğrusal yoğunlukları ve % kristaliniteleri belirlenmiştir. Fiberlerin mekanik özelliklerini tanımlamak üzere düğüm kopma dayanımı (DKD) ve kopmada uzama (KU) bulunmuştur. Yüksek mekanik güç ve uygun kopmada uzama değerlerine ulaşılması için en uygun koşullar şöyle bulunmuştur: T ısıt: 90°C, MSHO : 1/6.Özet a Fiber üretiminin son basamağı olan tavlama işleminde, tavlama birimine gergin olarak yerleştirilen fiber örnekleri erime sıcaklığının altında, belirli sürelerde bekletilmiştir. Tavlama süresinin (ttav) ve tavlama sıcaklığının (Ttav) fiber özelliklerine (çap, DKD, KU, % KRİS) etkileri araştırılmıştır. Yüksek mekanik güç ve istenilen uzama değerlerine ulaşmak için en uygun tavlama koşullan şöyle bulunmuştur : ttav : 10 dak, Tav : 100°C. Ameliyat ipliklerinde kullanılmak üzere en uygun koşullarda hazırlanan PP monofilament fiberler in-vivo hayvan testlerine alınmıştır. TSE'nin ilgili standartlarında verilen gerekli bu çalışmalarda fiberlerin doku ile uyumlu oldukları ve herhangi bir yan etki çıkarmadıkları saptanmıştır. Anahtar kelimeler : Ameliyat iplikleri, monofilament polipropilen fiberler, eriyikten çekme, çekip-uzatma ve tavlama Abstract Hi ABSTRACT In this study, it is attempted to produce polypropylene (PP) monofilament suture. The modified form of commertially avaiable powder PP, which was prepared by adding % 0.133 antioxidant mixture and % 0.333 (w/w) pigment (copper phtalocyanine), was used in fiber production. By addition of both antioxidants and pigment to the mixture, were observed to change the melt flow rate and by this mean the procesability of the polymer. Monofilament fibers were produced in three basic steps. In the first step, modified form of PP was extruded, by using monofilament die, and melt spinned. The extrudate was cooled in a water bath and collected on a spool. The water bath temperature, fiber winding speed, and extruder screw speed (extrusion capacity) were changed to observe their effects on fiber properties. The melt spinned fibers were characterized by means of their diameter, linear density and % crystallinity by using a micrometer, balance, x-ray diffraction and differential scanning calorimeter (DSC) respectively. The fibers, which were produced according to the process conditions below, were decided to have the suitable properties for the next step (fiber drawing step) ; The water bath temperature: 15°C. extruder screw speed : 15 rpm, fiber winding speed : 300 rpm. In the second step of fiber production, the fibers, that were produced on the first step, were drawn so as to reach the desired diameter and mechanical properties. The drawing of fibers was done by adjusting the winding speed of motor in the entrance of the drawing unit higher than the motor winding speed on the exit. The ratio of winding speed of these two motors and the temperature of the drawing unit were changed to observe their effect on fiber diameter, linear density and % crystallinity. Knot strength at break and elongation at break was determined so as to define fiber mechanical properties, by using an universal test machine. In order to gain desired fibre mechanical properties, the required process conditions were found to be ; Drawing temperature : 90°C and the ratio of winding speeds of motors : 1/6.Abstract iv In annealing, the last fiber production step, fibers attached tidly to the annealing unit were exposured to controlled ambient at different temperature (Ttav), for different period of times in order to observe their effects on fiber diameter, DKD, KU and % crystallinity. So as to get high mechanical strength and sufficient elongation at break the required annealing conditions were found to be ; Ttav : 100°C and t^v : 10 min. PP monofilament fibers, which were produce in mild proses conditions, were selected for in-vivo animal tests. These tests are published by TSE standarts for biological testing of medical devices. In biological tests PP monofilament fibers observed to be compatible with tissue and to have no side effects on test animals. Keywords : Sutures, monofilament polypropylene fibers, melt spinning, drawing, annealing 70

özet ÖZET Bu çalışmada yüksek molekül ağırlığında glikolik/laktik asit homo ve kopolimerler sentezlenmiş, karakterize edilmiş ve enjeksiyon ile fiber formuna getirilmiştir.îlk basamakta glikolik/laktik asit monomerlerinden glikolat/laktat dimerlerinin sentezlenmiştir. Bu proses laktik/glikolik asitten antimon trioksit katalizörü varlığında düşük molekül ağırlıklı glikolik asit/laktik asit polimerinin eldesi ve elde edilen polimerin depolimerizasyon yoluyla laktat/glikolat dimerlerini oluşturması şeklinde tanımlanan iki basamaklı bir proses ile gerçekleştirilmiştir. Dimer oluşumu DSC, Kl'lK. ve polarimetre ile gösterilmiştir. Sentezlenen dimerlerin yapısal ve termal analizleri literatürde verilen değerlerle benzerlik göstermektedir. Bu dimerler kullanılarak laktat/glikolat homo ve kopolimerleri halka açılması polimerizasyonu ile sentezlenmiştir. Polimerizasyon katalizörü olarak kalay oktoat ve katalizör aktivatörü olarak lauril alkol kullanılmıştır. Sentezlenen polimerler FTIR, DSC ve TGA ile karakterize edilmiştir. Molekül ağırlıkları GPC ve viskozimetrik bulunmuştur. Yüksek molekül ağırlığındaki polimerler elde edebilmek amacıyla polimerizasyon sıcaklığı, katalizör ve katalizör aktivatörünün miktarları ve polimerizasyon süresi değiştirilmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda, polimerizasyon sıcaklığı dimerlerin erime sıcaklığına yalan olduğunda ve polimerizasyon süresi arttırıldığında, optimum kalay oktoat ve lauril alkol konsantrasyonunda yüksek molekül ağırlıklarına ulaşıldığı tesbit edilmiştir. Bu çalışmada ulaşılan en yüksek molekül ağırlığı PDLLA için 480000' dir. Sentezlenen ve karakterize edilen polimerler enjeksiyon ile fiber formuna getirilmiştir. Fiber çekme çalışmaları PDLLA ile yapılmıştır. Çekme sıcaklığı 60°C'ta sabit tutulmak üzere çekme hızı değiştirilerek farklı çaplarda fiberler elde edilmiştir. Fiber kalınlığı mikrometre ve mekanik dayanıklılığı germim ölçer (ekstensometre) ile ölçülmüştür. Fiberlerde molekül ağırlığı arttıkça kopma noktasındaki uzama miktarının azaldığı ancak kopma noktasındaki yük miktarının arttığı gözlenmiştir. Fiber çapı arttıkça gelinimin azaldığı tesbit edilmiştir. Bu uzatma işleminin mekanik dayanıklılık üzerindeki etkisini göstermektedir. Anahtar Kelimeler: Laktat/glikolat homo ve kopolimerler, Sentez, Ameliyat İplikleri, Fiber çekme Summary SUMMARY In this study, we attempted to synthesize high molecular weight poly(glycolide/lactide) homo and copolymers for use as suture materials. Firstly, lactide/glycolide dimers were synthesized from lactic/glycolic acid monomers. This proses consists of two steps: synthesis of low molecular weight polymers and depolymerization by heat treatment Dimer formation was confirmed by FTIR, DSC and polarimetry. Poly (lactide/glycolide) homo and copolymers were synthesized by ring opening polymerization of cyclic dimers. Stannous octoate was used as catalyst and laurly alcohol was used as chain control agent Formation of polymers were confirmed by TGA, FTIR and DSC. Molecular weight of polymers were determined by GPC and viscosimetry. In order to obtain high molecular weight polymers, polymerization temperature, polymerization time, concentration of catalyst and catalyst activator was changed. Results showed that polymerization is completed within 24 hours. Molecular weight increased with decrease the initiator concentration. In this study we able to reach high molecular weights up to 480000. This polymers were injected as monofilament fibers, then fibers were collected on a glass bobbin. Fiber drawing proses was realized when the temperature was maintained at 60 °C. Fibers having different diameters were obtained by changing the drawing rate. Fiber diameter was measured by micrometer and mechanical strength was measured by extensometer. When molecular weight of PDLLA was increased, amount of load at break increased but elongation at break decreased. When the diameter of fiber increased, mecanical strength of fibers were decreased. This result was showed the effect of drawing. Key Words: Poly(lactide/glycolide) homo and copolymers, Synthesis, Sutures, Fiber formation 59

Özet ÖZET Bu araştırmanın amacı vasküler kanalların embolizasyonu için yeni bir emboli ajanı geliştirilmesidir. Bu amaçla sunulan çalışma kapsamında etilenglikol dimetakrilat (EGDMA) ve 2-hidroksietil metakrilat (HEMA) monomerlerinin modifiye süspansiyon kopolimerizasyonu ile ortalama boyu 100 u,m civarında olan, dar boy dağılımına sahip, şişebilen ve gözenekli polimerik mikroküreler üretilmiştir. Polimerizasyon cam reaktörlerde gerçekleştirilmiştir. Başlatıcı olarak benzoil peroksit (BPO) ve stabilizör olarak polivinilalkol (PVAL) kullanılmıştır. İstenilen boy ve boy dağılımı ve şişme yüzdesine ulaşabilmek için EGDMA/HEMA/toluen oranı 12/4/8 olarak tutulmuştur. Monomer faz/su fazı oranı 16/50 değerinde seçilmiş, BPO ve PVAL miktarları ise 0.06 g, 0.2g olarak alınmıştır. Polimerizasyon önce 65°C'de 4 saat sonra 90°C'de 2 saat olarak gerçekleştirilmiştir. Toplam monomer dönüşümü % 92.5'dir. Mikrokürelerin optik fotoğrafları şişebilen gözenekli yapıda olduklarını göstermiştir. Ortalama mikroküre çapı kuru ve şişmiş durumda sırasıyla 67±13 ve 83±12 um'dir. Yüzde şişme değeri ise %90 olarak hesaplanmıştır. Poli(EGDMA/HEMA) mikroküreler ve ticari emboli ajanı olarak kullanılan PVAL partikülleri üzerinde insan kan serumunda protein adsorbsiyonu (albumin, total globulin ve total protein) incelenmiştir. Başlangıç konsantrasyonları albumin için 46 mg/ml, globulin için 34 mg/ml, total protein için 80 mg/ml olarak tespit edilmiştir. Poli(EGDMA/HEMA) mikroküreler ve PVAL partiküller üzerinde insan kan plazmasında fibrinojen adsorpsiyonu incelenmiştir ve başlangıç fibrinojen derişimi 2.6 mg/ml'dir.Özet Polimerik partiküller ile serum etkileşimi sonucu albumin konsantrasyonu poli(EGDMA/HEMA) mikroküreler'inde 43 mg/ml'ye, PVAL partikülleri'nde 44 mg/ml'ye gerilemiştir. Total globulin konsantrasyonu her iki partikülde de 26 mg/ml'ye azalmıştır. Toplam protein konsantrasyonu poli(EGDMA/HEMA) mikroküreler'inde 69 mg/ml'ye, PVAL partikülleri'nde 70 mg/ml'ye düşmüştür. Plazma ile etkileşim sonucunda ise fibrinojen konsantrasyonu poli(EGDMA/HEMA) mikrokürelerde 2.1 mg/ml'ye gerilerken PVAL partikülleri'nde 2.6 mg/ml değerinde sabit kalmıştır. Protrombin Zamanı ve Aktive Kısmi Tromboplastin Zamanı insan plazmasında in-vitro olarak tayin edilmiştir. Poli(EGDMA/HEMA) ve PVAL partikülleri için protrombin zamanı ve aktive kısmi tromboplastin zamanları sırasıyla 16, 14 san ve 60, 45 san olarak gözlenmiştir. Bu araştırma kapsamında üretilen poli(EGDMA/HEMA) mikroküreler ile köpeklerde embolizasyon uygulamaları yapılmıştır. Hedef olarak seçilen sağ böbrek arterinin çok başarılı şekilde embolize edildiği, dolayısıyla bu yeni emboli ajanının başarıyla kullanılabileceği sonucuna varılmıştır. Anahtar Kelimeler. Süspansiyon Polimerizasyonu, Embolizasyon, p(EGDMA/HEMA) mikroküreler. Abstract Hi ABSTRACT The aim of this study is to develop a new embolic agent for the embolization of vascular system. Therefore, under the consideration of this study, having average size of 100m and small size distribution, swellable and porous polymeric microspheres were produced by using modified suspention copolymerization of ethyleneglycol dimethacrylate (EGDMA) and 2- hydroxyethyl metracrylate (HEMA) monomers. Polymerization has been performed in glass reactors. Benzoyl peroxide and Polyvinyl alcohol) were used as initiator and stabilizer, respectively. In order to acheive the desired size, size distrubution and swelling ratio, the ratio of EGDMA/HEMA/toulen has been held as 12/4/8. The ratio of monomer phase/water phase has been choosen as 16/50 and quantities of BPO and PVAL have been taken as 0.06g and 0.2g, respectively. Polymerization were performed first in 65°C for 4 hours and then in 90°C for 2 hours. Total monomer conversion was 92.5 %. Optical photographs of microspheres showed that they have swellable and porous structure. The average size of dry and swelled microspheres were 67±13 and 83±12 Jim respectively. The swelling ratio was calculated as 90%. Protein adsorption (ie albumin, total globulin and total protein) onto poly(EGDMA/HEMA) microbeads and commercial polyvinylalcohol particles were investigated in human serum. Initial concentrations were 46 mg/ml for albumin, 34 mg/ml for globulin and 80 mg/ml for total protein. Fibrinogen adsorbtion has been investigated on poly(EGDMA/HEMA) microbeads and commercial polyvinylalcohol particles ann the initial fibrinogen concentration value of 2.6 mg/ml has been found.Abstract iv After interaction of polymeric particles with human blood serum, albumin concentration decreased to 43 mg/ml for poly(EGDMA/HEMA) and 44 mg/ml for PVAL. Total globulin concentration decreased to 26 mg/ml for both particles; Total protein concentration decreased to 69 mg/ml for poly(EGDMA/HEMA) and 70 mg/ml for PVAL. After interaction of polymeric particles with human blood plasma, fibrinogen concentration decreased to 2.1 mg/ml for poly(EGDMA/HEMA), while no change has been observed in PVAL particles. Prothrombin and Activated Partial Thromboplastin Times were determined in human plasma in in-vitro experiments. Prothrombin times were observed as 16 and 14 sec; Activated Partial Thromboplastin Times were determined as 60 and 45 sec for poly(EGDMA/HEMA) and PVAL particles respectively. The microspheres produced for this study were applied very successfully on the targetted left kidney of a dog. This successful embolization revealed that these microspheres can be used as arterial embolic agent. Keywords: Embolization, Suspention Polimerization, Poly(EGDMA/HEMA) microspheres 57

TÜRKÇE ABSTRAKI Sunulan çalışmada kütle esaslı, bir piezoelektrik kuvars krisitalinin modifikasyonu ile bir biyosensör sisteminin tasarım ve imali amaçlanmıştır. Tasarlanan `Pierce` türü osilasyon sistemi ile piezoelektrik kristalinde oluşan kütle artışlarına bağlı frekans kaymalarını 1 Hz hassasiyetle ölçebilen bir ölçüm sistemi geliştirilmiştir. Seçilen kuvars kristal yüzeyi plazma polimerizasyonuyla monomer olarak etilen diamin kullanılarak 15 ml/dak monomer akış hızı, 5 Watt RF gücü ve değişik sürelerde (5-60 dak) modifiye edilmiştir. En uygun modifikasyon süresi 30 dak olarak bulunmuştur. Bu koşullarda kristal frekansında ortalama 564±96 Hz' lik bir kayma gözlenmiştir. Plazmaimodifiye kristal yüzeylere bir örnek antibadi immobilize edilmiştir. İmmobilizasyon işlemi, kristalin frekansında 1497+83 Hz' lik bir artış meydana getirmiştir. STM görüntüleri antibadi immobilizasyonunu kanıtlamıştır. Hazırlanan antibadi bağlı piezoelektrik kristal, antijen ile etkileştirildiğinde antibadi-antijen kompleks oluşumu nedeniyle kristal yüzeyde kütle artışı olmuş, bu da 2306+334 Hz boyutunda frekans kaymasına yol açmıştır. STM görüntüleri antibadi-antijen kompleksi oluşumunu kanıtlamıştır. İNGİLİZCE ABSTRAKI The aim of this study is to design and construct a mass-sensitive biosensor system by modifying a piezoelectric quartz crystal. An oscillator system has been designed, in order to measure the frequency shifts caused by the increase of mass on the piezoelectric crystal. The sensitivity of this measuring system was 1 Hz. The surface of the quartz crystals have been modified by plasma polymerization technique using ethylene-di-amine as monomer. Plasma modifications have been repeated many times under following conditions: RF power: 5 Watt; monomer flow rate: 15 ml/minute; duration: 5-60 minutes. The optimum duration of plasma modification has been found out as 30 minutes. The average frequency change of the crystal after the above mentioned modification was found as 564196. The plasma- modified surface of the crystals were immobilized with an antibody. This immobilization procedure caused an 1497+83 Hz increase of the frequency of crystals. STM (Scanning Tunneling Microscopy) images that was taken at this stage supported antibody immobilization on the surfaces. The piezoelectric crystals with an immobilized antibody on its surface were deeped into an antigen solution, resulting in antigen-antibody complex which caused an increase of mass on the surface. The above mentioned mass increase resulted in a frequency shift at the amount of 2306±334 Hz. STM images of the surfaces proves the formation of anigen-antibody complex. 60

özet ÖZET Bu çalışmanın amacı değerli biyolojik moleküllerin immobilizasyonu ve izolasyonu için akrilat bazlı biyospesifik sorbentlerin sentezi ve uygulamalarının araştırılmasıdır. Bu amaçla mikron boyutta eşboyutlu polimetilmetakrilat (PMMA) mikroküreler seçilmiştir. Çalışmamn ilk kısmında, mikron boyutta eşboyutlu polimetilmetakrilat mikroküreler dispersiyon polimerizasyonu prosesi ile üretilmiştir. Dispersiyon polimerizasyonu etil alkol/su ortamında, başlatıcı ve stabilizör olarak sırasıyla azobisizobutironitril ve polivinilpirolidon kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Seryum amonyum nitrat, uygulanan polimerizasyon yönteminde yardıma stabilizör olarak kullanılmıştır. Polimerizasyon parametrelerinin, PMMA mikrokürelerinin ortalama boy ve boy dağılımı özelliklerine ve mikroküre verimine etkileri çalışılmıştır. Bu amaçla; başlaücı derişimi, birincil ve yardımcı stabilizör derişimleri, monomer/dağıtma ortamı ve alkol/su hacimsel oranlan değiştirilmiştir. Başlaücı derişimi ve alkol/su oranının artmasıyla, birincil ve yardımcı stabilizör dterişimlerinin azalmasıyla oluşan mikrokürelerin ortalama boyunun arttığı gözlenmiştir. Eşboyutlu PMMA mikroküreler, stabilizör olarak polivinil alkol varlığında da üretilmiştir. Bu mikroküreler, seçilmiş biyolojik moleküllere karşı hassas olan spesifik ligandlann immobilizasyonunda uygulanan aktivasyon prosesi için daha iyi yüzey özellikleri göstermiştir. Stabilizör olarak PVAL ile üretilmiş PMMA mikroküreler, periodat yöntemiyle sulu ortamda aktive edilmiştir. Optimum sodyum periodat derişimi 1 mg/ml olarak bulunmuştur. Farklı alkil zincir uzunluklarında çeşitli diamino bileşikleri (amonyum hidroksit, etilen diamin, hekzametilen diamin) uzatma kolu olarak seçilmiş ve aktive mikrokürelerle etkileştirilmiştir. Son olarak, mikroküre yüzeyine kovalent olarak takılmış diamin bileşiğinin serbest amin gruplarına glutaraldehit bağlanmıştır. Aktive PMMA mikrokürelerin yüzeylerine immobilize edilecek model protein olarak Glukoz oksidaz (GOD) enzimi seçilmiştir. Optimum immobilizasyon sıcaklığı, pH'sı ve süresi sırasıyla 30°C, 6.0 ve 60 dakika olarak bulunmuştur. Uzatma kolu türü ve derişimi ile glutaraldehit derişiminin, immobilize enzim miktarına ve aktivitesine etkileri çalışılmıştır. PMMA mikroküreler üzerinde immobilize GOD miktarı, sulu immobilizasyon ortamında GOD derişiminin artmasıyla artmıştır. Ancak immobilize GOD için en yüksek aktivite, belli bir immobilizasyon miktarında elde edilmiştir. Immobilize enzim miktarında daha fazla bir artış, aktivitede belirgin bir düşüşe neden olmuştur. En yüksek immobilize enzim aktivitesi 30°C'de ve pH 6.0 ortamındaözet gözlenmiştir. Immobilize enzimin kinetik davranışı Michaelis-Menten bağıntısı ile tanımlanmıştır. Km ve Vmak değerleri serbest enzim için sırasıyla 7.9 mM ve 66.29 mM/dak iken immobilize enzim için aynı değerler 12.1 mM ve 21.09 mM/dak olarak bulunmuştur. Çalışmanın son bölümünde değerli bir biyolojik molekül olan protein A, uzatma kolu ve glutaraldehit takılmış, aktive PMMA mikrokürelere kovalent olarak bağlanmıştır. Aktivasyon koşullan, enzim immobilizasyon çalışmalarından elde edilen bilgilere göre belirlenmiştir. Aktive PMMA mikrokürelere protein A'nın kovalent olarak bağlanması pH 9.5 borat tamponu ortamında gerçekleştirilmiştir. Protein A'nm sulu faz derişiminin kovalent bağlanma üzerine etkisi, protein A derişiminin 0.05-0.40 mg/ml aralığında değiştirilmesi ile incelenmiştir. PMMA mikrokürelere kovalent olarak bağlanan maksimum protein A miktarı, 0.615 mg protein A/g polimer olarak bulunmuştur. Immobilize protein A, PMMA mikrokürelere HlgG bağlanması için spesifik ligand olarak kullanılmıştır. Protein A taşıyan PMMA mikrokürelere, insan kan plazmasından alman HlgG kovalent olarak bağlanmış ve maksimum bağlanma miktarı 32.1 mg HlgG/ g polimer olarak bulunmuştur. Son olarak Protein A takılı PMMA mikroküreler, kolesterolün insan kan plazmasından seçici olarak uzaklaştırılması amacıyla spesifik sorbent olarak kullanılmıştır. însan kanıyla yapılan spesifik adsorbsiyon deneyleri, Protein A takılı PMMA mikrokürelerin maksimum adsorbsiyon kapasitesinin 4.2 mg kolesterol/g polimer olduğunu göstermiştir. Anahtar Kelimeler. Dispersiyon Polimerizasyonu, Yüzey modifikasyonu, Protein îmmobilizasyonu Abstract ABSTRACT Hie aim of this study is the synthesis of the acrylate based biospesific sorbents for the isolation and immobilization of valuable biological molecules and to investigate the possible applications of these materials. Monodisperse poly(methylmethacrylate) (PMMA) microspheres in micron-size range were selected as the polymeric base material for the realisation of this purpose. In the first part of the study, monodisperse poly(methylmethacrylate) microspheres in micron size range were produced by dispersion polymerization process. The dispersion polymerizations were carried out in ethyl alcohol-water media by using azobisizobutironitrile and polyvinylpyrollidone as the initiator and the stabilizer, respectively. Cerium amonnium nitrat was proposed as the auxiliary stabilizer in the developed polymerization method. The effect of polymerization variables on the average size and size distribution properties of the PMMA microspheres and on the microsphere yield were studied. Initiator, primary and auxiliary stabilizer concentrations monomer/dispersion medium and alcohol/water volumetric ratios were changed for this investigation. The results indicated that, the average size of the resultant microspheres increased with the increasing initiator concentration and alcohol/water ratio and the decreasing concentrations of primary and auxiliary stabilizers. The monodisperse PMMA microspheres were also produced in the existence of polyvinyl alcohol) as the stabilizer. This kind of microspheres exhibited better surface properties for the activation process applied for immobilization of specific ligands sensitive to the selected biological molecules. The PMMA microspheres produced with PVAL as the stabilizer were activated by periodate method in an aqueous medium. The optimal sodium periodate concentration was determined as 1 mg/ml. Various diamino compounds with different alkyl chain lengths (i.e` amonnium hydroxide, ethylene diamine and hexamethylene diamine) were selected as spacer-arm and introduced onto the activated microspheres. Finally, glutaraldehyde was coupled onto the free amine groups of the diamine compounds covalently attached onto the microsphere surface. An enzyme, glucose oxidase (GOD) was selected as the model protein to be immobilized on the surface of activated PMMA microspheres. The optimal immobilization temperature, pH and time were found as 30°C, 6.0 and 60 minutes, respectively. The effects of the type and concentration of spacer-arm and the concentration of glutaraldehyde on the immobilized amount of enzyme and the activityAbstract of immobilized GOD were studied. The immobilized amount of GOD on the PMMA microspheres increased with increasing GOD concentration in the aqueous immobilization medium. But, the highest activity for immobilized GOD was obtained at a certain immobilized amount. The further increase in the immobilized amount of enzyme resulted a significant decrease in the activity. The highest activity of the immobilized enzyme was observed at 30°C and in the medium having pH 6.0. The kinetic behavior of the immobilized enzyme was described by Michaelis-Menten relation. Km and Vmax values were estimated as 12.1 mM and 21.09 mM/min, respectively, while the corresponding values for free enzyme were 7.9 mM and 66.29 mM/min. In the last part of the study, a valuable biomolecule, protein A was covalenüy attached onto the activated, spacer-arm and glutaraldehyde attached PMMA microspheres. The activation conditions were determined according to the information obtained by the enzyme immobilization studies. The covalent attachment of protein A onto the activated PMMA microspheres were conducted in borate buffer medium having pH 9.5. The effect of aqueous phase concentration of protein A on the covalent attachment was investigated by changing protein A concentration in the range of 0.05-0.40 mg/ml. The maximum amount of protein A covalently attached onto the PMMA microspheres was found as 0.615 mg protein A/g polymer. Immobilized protein A was utilized as a specific ligand for HIgG attachment onto the PMMA microspheres. The maximum amount of HIgG covalently attached onto the protein A carrying PMMA microspheres from human plasma was determined as 32.1 mg HIgG/ g polymer. Finally protein A attached PMMA microspheres were used as specific sorbent for selective removal of cholesterol from human plasma. The specific adsorption experiments with human blood indicated that 4.2 mg cholesterol/g polymer was obtained as the maximum adsorption capacity of the protein A attached PMMA microspheres. Key words : Dispersion Polymerization, Surface Modification, Protein Immobilization 89

ÖZET Sunulan araştırmanın amacı bir transkuten oksijen elektrod tasarım ve imalatıdır. Eiektrod membran; olarak, çalışma kapsamında çözücü döküm yöntemiyle poliüretan (PU) membranlar ve satın alınma yoluyla temin edilen polipropiien (PP) membran kullanılmıştır. Üç farklı çözücü sistemi (THF, dioksan ve THF/dioksan/DMF karışımı) kullanılarak, farklı gözenek yapısında PU membranlar hazırlanmıştır. THF/dioksan/DMF karışımı ile hazırlanan PU membranlar açık ve en geniş gözenek yapışına sahipken, THF ile hazırlananlar ile yüzeyinde `skin` tabakası bulunan asimetrik gözenekli membranlar elde edilmiştir. PP membran yüzey temas açısı 88.5° iken, PU membraniarm yaklaşık 76° (daha hidrofiiik) olarak bulunmuştur. THF ile hazırlanan PU membranlar en zayıf, dioksan veya THF/dioksan/DMF karşımı ile hazırlananlardan ise daha dayanıklıdır. Ticari ürün PP membran PU membranlardan daha serî ve dayanıklı ve daha az esnektir. En yüksek O2 geçirgenliği THF/dioksan/DMF ile hazırlanan PU membranda elde edilmiştir. PP membranın O2 geçirgenliği bu PU membrandan daha düşük, ancak CO2 geçirgenliği daha yüksektir. Sunulan çalışmada tasarımı ve imalatı yapılan transkuten oksijen eiektrod şu üç temel birimden oluşmuştur: (i) oksijen sensörü, (ii) ölçüm birimi ve (iii) sıcaklık kontrol birimi. Araştırma kapsamında tasarım ve imalatı gerçekleştirilen transkuten oksijen elektrodun performansının belirlenmesi ile ilgili deneysel çalışmalarda şu sonuçlar bulunmuştur: (i)Çalışma Voltajı: Uygulanan çalışma voltajı aralığında elde edilen cevap süreleri 37-73 s aralığında değişmektedir. -900 mV dışındaki tüm bileşim akım grafikleri doğrusaldır. -650 mV çalışma voltajının optimum olarak değerlendirilmiştir. (//)Sıcaklık UygulananV sıcaklık aralığında elde edilen cevap süreleri, 47-52 s aralığındadır ve tüm bileşim-akım grafikleri doğrusaldır. 44-45°C hassasiyet en yüksektir, (iii) pH: Uygulanan pH aralığında cevap süreleri yaklaşık 60 s olup, pH ile hemen hemen değişmemektedir, ve tüm kalibrasyon grafikleri doğrusaldır ve hemen hemen bir biri ile çakışmaktadır (hassasiyetleri pH ile değişmiyor), (iv) Elektrolit Türü ve Bileşimi: Elektrolit çözeltisi olarak doygun KCI ve AgCI sulu çözeltisi veya bu çözeltiye karboksi metil selüloz (CMC) ilavesi ile oluşturulan poiimerik jel kullanılmıştır. CMC ilavesi ile cevap süresi uzamış, doğrusallık aynı kalmış, hassasiyet dar bir aralıkta değiştirmiştir, (v) MembranTürü ve Yapısı: Cevap süresi kullanılan membran türü ve yapısı ile geniş bir aralıkta 78-102 s arasında değişmiştir. THF/dioksan/DMF ile hazırlanan PU membranda cevap süresi en kısa (78 s) olup ve en yüksek hassasiyet elde edilmiştir. Bu grupta elde edilen tüm bileşim-akım grafikleri doğrusaldır. Gönüllüler üzerinde yapılan testlerde geliştirilen transkuten eiektrodun, kan örneği alınarak laboratuarda ölçülen oksijen değerlerinden yaklaşık %22 kadar düşük değerler gösterdiği belirlenmiştir. VI ABSTRACT The aim of this study is to design and to construct a transcutaneous oxygen electrode. Polyurethane (PU) membranes which were prepared in this study by a solvent casting technique, and polypropylene (PP) membrane which was purchased, were used as the electrode membrane. PU membranes with different pore structures were obtained by using three different solvent systems (i.e., THF, dioxane and a mixture of THF/dioxane/DMF). The PU membranes prepared with THF/dioxane/DMF solvent mixture exhibited highly open pore structure, while asymmetric PU membranes with a `skin8 layer were obtained when THF is used as the solvent. Surface contact angle of the PP membrane was 88.5°, while it was about 76° (more hydrophilic) for the PU membranes. The PU membranes prepared by using THF were the weakest membranes, while others prepared by dioxane or THF/dioxane/DMF were much stronger. The commercial product, i.e., the PP membrane was much more stiff and strong, and less flexible than the PU membranes. The highest oxygen permeability was observed in the case of the PU membranes prepared by using THF/dioxane/DMF. Oxygen permeability of the PP membrane is lower than these PU membranes, but it exhibited higher carbon dioxide permeability. The transcutaneous oxygen electrode designed and constructed in this study consist of the following three units: (i) oxygen sensor; (ii) measuring unit; and (iii) temperature control unit. In the experiment which were performed to obtain the electrode performance the following results were obtained: (i) Applied Potential: The response times over the experimented range of the applied potential were 37-73 s. Ail the composition-current graphs were linear, except -900 mV. Anvii applied potential of -650 mV was considered as optimum, (ii) Temperature: The response times over the studied temperature range were 47-52 s, and all the composition-current graphs were linear. The sensitivity was the highest at 44°- 45°C. (iii) pH: The response times over the studied pH values were about 60 s, and did not changed with pH, all the composition- current graphs were linear and same (sensitivity did not changed with pH). (iv) Electrolyte Type and Composition: Electrolyte was a saturated aqueous solution of KCI and AgCI or a polymeric gel obtained by addition of carboxymethyl cellulose (CMC) to this solution. The response time increased by increasing the amount of CMC, and linearity of them did not change, but sensitivities did change in a narrow range, (v) Membrane Type and Structure: The response times were varied in a wide range of 78-102 s depending on the type and structure of the membrane tested. The shortest response time was obtained with the PU membrane prepared with THF/dioxane/DMF, and the sensitivity was the highest in this case. All the composition-current graphs obtained in this group were linear. The tests performed on the volunteers showed that the values obtained with the transcutaneous oxygen electrode developed in this study gives 22% lower values which were obtained by measuring the blood samples taken from the volunteers. 78

özet ÖZET Sunulan çalışmanın amacı, ilaç (rifampicin) yüklü poli(D,L-laktat) (PDLLA) homo ve bunun poli(etilenglikol) (PEG) ile kopolimerlerinden oluşan mikrokürelerin hazırlanmasıdır. PDLLA homopolimerleri D,L-laktat dimerinin katalizör olarak kalay klorür (SnCİ2-2H20) katalizörü kullanarak, zincir açılması polimerizasyonu ile sentezlenmiştir. Farklı molekül ağırlığındaki, PDLLA homopolimerleri ile ticari olarak temin edilen PEG ile reaksiyona sokulmuş ve transesterifikasyonla PDLLA/PEG kopolimerleri sentezlenmiştir. PDLLA ve PDLLA/PEG homo ve kopolimerlerin ortalama molekül ağırlıklan ve molekül ağırlığı dağılımları, viskozimetrik ve GPC yöntemleriyle bulunmuştur. Polimerler FTIR ve DSC ile de karakterize edilmiştir. PDLLA ve PDLLA/PEG polimerlerinin sayıca ortalama molekül ağırlıklan 9500 ile 23500 arasında değişmektedir. PDLLA ve PDLLA/PEG'lerin camsı geçiş sıcaklıkları, sırasıyla 54-57°C ve 45-50°C aralığındadır. PDLLA ve PDLLA/PEG homo ve kopolimerlerinden, `çözücü buharlaştırma` yöntemiyle mikroküreler hazırlanmıştır. Mikrokürelere, partikül oluşumu sırasında bir model ilaç (rifampicin) yüklenmiştir. Mikrokürelerden ilaç salımı ve mikrokürelerin degredasyonu 37°C ve pH: 7.4'de sulu ortamlarda incelenmiştir. Mikroküre boyutları ve ilaç yüklemesi çözücü/polimer oranının ve kopolimer PEG içeriğinin artması, ve ilaç/polimer oranı ve kullanılan PDLLA molekül ağırlığının azalmasıyla azaldı. Buna karşın, salman ilaç miktarı, çözücü/polimer oranının ve kopolimer PEG içeriğinin artması, ve ilaç/polimer oram ve kullanılan PDLLA molekül ağırlığının azalmasıyla arttı. Mikrokürelerin sulu ortamda degredasyonu yığın degredasyon ile oldu. PDLLA molekül ağırlığının azalması ve PEG içeriğinin artmasıyla degredasyon hızlandı. Abstract 11 ABSTRACT The aim of this study is to prepare drug (i.e., rifampicin) loaded microspheres made of poly(D,L-lactide) (PDLLA) homopolymers or PDLLA/PEG (polyethylene glycol) copolymers. PDLLA homopolymers were synthesized by the ring opening polymerization of the dimer (i.e., D,L-lactide) with SnCİ2.2H20 as the catalyste. PDLLA/PEG copolymers were produced by transesterification of PDLLA homopolymers with different molecular weights with commercial PEG. Average molecular weights and the molecular weight distributions were obtained by viscosimetry and by GPC. Polymers were also characterized by FTIR and DSC. PDLLA and PDLLA/PEG homo and copolymers with different molecular weights ranging from 9500 to 23500 (number average) were synthesized. The glass transition temperatures of PDLLA and PDLLA/PEG were in the range of 54-57°C and 45-50°C, respectively. Microspheres were prepared by a `solvent evaporation` technique from both PDLLA and PDLLA/PEG homo and copolymers. A model drug (rifampicin) was loaded within the microspheres during particle formation. Drug release and degradation of the microspheres were investigated in aqueous medium at 37°C and pH:7.4. Both microsphere size and drug loading were decreased by an increase in the solvent/polymer ratio and PEG content, and by a decrease in the drug/polymer ratio and PDLLA molecular weight. However, drug release was decreased by a decrease in the solvent/polymer ratio and PEG content, and by an increase in the drug/polymer ratio and PDLLA molecular weight. Degredation of the microspheres in aqueous medium was bulk-degredation. 84

Özet ÖZET Bu çalışmanın amacı, ağır metal iyonlarının sulu çözeltilerden uzaklaştırılması için, boya takılı poli(etilenglikoldimetakrilat-hidroksietilmetakrilat), poli(EGDMA- HEMA) polimerik partiküllerin (sorbentlerin) üretilmesidir. Şişebilen poli(EGDMA- HEMA) partiküller (ortalama çapları: 150-250 um) modifiye süspansiyon polimerizas- yonuyla üretilmiştir. îki boya, Kongo Kırmızısı ve Alkali Mavisi, spesifik ligand olarak kullanılmıştır. Bu partiküller optik mikroskopi, FTIR ve elementel analiz yöntemleriyle karakterize edilmiştir. Üç metal iyonunun [kadmiyum Cd(II); bakır Cu(II) ve kurşun Pb(II)] bu sorbent partiküllerde adsorpsiyon/desorpsiyonu kesikli sistemde incelenmiştir. Partiküllerin bu iyonlar için adsorpsiyon hız ve kapasiteleri farklı miktarda iyon içeren çözeltilerden farklı pH'larda incelenmiştir. Sorbentler- den iyonların desorpsiyonu, Cd(II) iyonları için 2 M NaCl (pH 7.0), Cu(II) ve Pb(II) iyonları için ise 0.1 M HNO3 (pH 1.0) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bulunan sonuçlar şöyle özetlenebilir: Polimerik partiküller yüksek miktarda (14.5 umol Kongo Kırmızısı/g polimer ve 23.6 umol Alkali Mavisi/g polimer) boya içermektedir. Boya takılmamış poli(EGDMA-HEMA) partiküllerin adsorpsiyon kapasiteleri bağıl olarak düşük olup, şu değerler elde edilmiştir: 0.93 mg Cd(II)/g polimer, 0.36 mg Cu(II)/g polimer ve 12.35 mg Pb(II)/g polimer. İncelenilen tüm metal iyonları için Kongo Kırmızısı ve Alkali Mavisi takılı sorbentlerle, hem çok daha yüksek adsorpsiyon kapasiteleri hem de yüksek adsorpsiyon hızları elde edilmiştir. Boya takılmış poli(EGDMA-HEMA) partiküllerin metal iyonu adsorpsiyon kapasiteleri şöyledir: Kongo Kırmızısı takılı olanlar için; Cd(II), Cu(II) ve Pb(II) için, sırasıyla, 18.3, 2.9 ve 165.1 mg iyon/g polimer; ve Alkali Mavisi takılı olanlar için; Cd(II), Cu(II) ve Pb(II) için, sırasıyla, 5.43, 2.3 ve 125 mg iyon/g polimer' dir. Her iki sorbent türü de en yüksek afiniteyi Pb(II) iyonlarına, en düşük afiniteyi ise Cu(II) iyonlarına göstermişlerdir. Adsorpsiyon için optimal pH değerleri şöyledir: Kongo Kırmızısı takılı partiküller için; pH: 6.8 (kadmiyum iyonları için), pH: 4.1 (bakır iyonları için) ve 7.0 (kurşun iyonları için); ve Alkali Mavisi takılı partiküller için: pH: 6.7 (kadmiyum iyonları için), pH: 4.7 (bakır iyonları için) ve pH: 6.5 (kurşun iyonları için). Birçok durumda yüksek desorpsiyon değerlerine (% 90'dan fazla) ulaşılmıştır. Tekrarlanan adsorpsiyon/desorpsiyon işlemleri sorbentlerin tekrar kullanılabilir olduklarını göstermiştir. Abstract, M ABSTRACT The aim of this study is to produce dye-attached poly(ethyleneglycoldimethacrylate- hydroxyethylmethacrylate), poly(EGDMA-HEMA) particles (sorbents) for removal of heavy metal ions from aqueous media. Swellable poly(EGDMA-HEMA) copolymeric particles with an average size of 150-250 xm were produced by a modified suspension polymerization. Two dyes, Congo Red and Alkaline Blue 6B, were used as specific ligands. These particles were then characterized by optical microscopy, FTIR and elemental analysis. Adsorption/desorption of three metal ions, i.e., Cd(II), Cu(II)and Pb(II) on these sorbent particles were studied in batch experiments. Adsorption rate and capacity of the particles for these ions were investigated in an aqueous media containing different amounts of these ions at different pH values. Desorption of ions were studied by using 2 M NaCl (pH 7.0) for Cd(II) ions and 0.1 M HNO3 (pH 1.0) for Cu(II) and Pb(II) ions. The results may be summarized as follows: Polymeric particles coniained high amounts of the dyes up to 14.5 jimol Congo Red/g polymer and 23.6 umol Alkali Blue 6B/g polymer. The nonspecific adsorption values [adsorption on plain poly(EGDMA- HEMA)] were relatively low, i.e., 0.93 mg Cd(II)/g polymer, 0.36 mg Cu(II)/g polymer ve 12.35 mg Pb(II)/g polymer. Much higher adsorption capacities and also high adsorption rates were observed for all metal ions with both Congo Red ve Alkali Blue attached sorbents. The adsorption capacities of dye attached poly(EGDMA-HEMA) particules are as follows: for Congo Red attached particules; for Cd(II), Cu(II) ve Pb(II), respectively, 18.3, 2.9 ve 165.1 mg ion/g polymer; and for Alkali Blue attached particules; for Cd(II), Cu(II) ve Pb(II), respectively, 6.43, 2.3 ve 125 mg ion/g polymer. Both sorbent types showed the highest affinity to Pb(II) ions while the lowest affinity to Cu(II) ions. The optimal pH values for adsorption are as follows: for Congo Red attached particules; pH: 6.8 (for cadmium ions), pH: 4.1 (for copper ions) and 7.0 (for lead ions); and for Alkaline Blue attached particles; pH: 6.7 (for cadmium ions), pH: 4.7 (for cupper ions) and 6.5 (for lead ions). High desorption ratios (more than 90%) were achieved in most cases. Adsorption/desorption cycles showed the feasibility of repeated use of the sorbents developed in this study. 67

Sunulan tez kapsamında, bir taramalı tünelleme mikroskobunun (TTM) tasarımı yapılmış ve bu cihaz kullanılarak değişik iletken ve yan-iletken yüzeyler ile biyolojik moleküllerin görüntülenmesi gerçekleştirilmiştir. TTM'nun mekanik yapısı ve elektronik devrelerinin tamamı tarafımızdan yapılmıştır. Tasarımlanan bu TTM hava atmosferinde çalışmaktadır. TTM, tarayıcı ve örnek pozisyon ayarlayıcı olmak üzere iki ana modülden oluşmaktadır. Uç'un hareketi için tek-tüp piezo tarayıcı kullanılmıştır. Görüntüleme amacıyla kullanılan mikroskop analog elektronik ve bilgisayar kontrollü veri toplayıcıdan oluşmaktadır. İşletim sistemi için kullanılan bilgisayar programı turbo paskal 5.5 versiyonu ile yazılmış ve görüntü kalitesinin arttırılması için program içerisine filtre yöntemleri yerleştirilmiştir. TTM'nun çalışma performansının kalibrasyonu amacıyla grafit ve altın kaplı mika örnekler kullanılmıştır. Ayrıca, çoklu uç etkileri ve asimetrik uç yapısının görüntüleme üzerine etkilerinin belirlenmesi amacıyla da grafit yüzey ile görüntüler alınmıştır. Yük boşalma yöntemi kullanılarak azot ile modifiye edilmiş, orjinal ve asit ile muamele edilmiş Zonguldak kömürünün grafit yüzey üzerinde görüntüleri alınmıştır. Poli(DL-laktik asit)/poli(etilen glikol) (PDLLA/ PEG) kopolimer misellerinin TTM ile görüntüleri alınmış ve daha önce elde edilen taramalı elektron mikroskop görüntüleri ve ışık saçılma yöntemi ile elde edilen boyut verileri kullanılarak birbirleri ile karşılaştırmaları yapılmıştır. Tek tabakalı ve çok tabakalı lipozomların ve negatif yüklü DCP ile etkileşmiş bu lipozom yapıların görüntüleri de TTM ile alınmış ve aradaki yapısal farklılıklar incelenmiştir. TTM, grafit yüzeyindeki değişik biyolojik moleküllerin görüntülenmesi için de kullanılmıştır. İnsan serum albumininin üçlü silindirik elipsoid yapısı, kolajenin çubuk yapısı ve tRNA'nın L şeklindeki yapısı da TTM ile görüntülenmiştir. Tek ve çift kıvrımlı DNA'nm yapısı da görüntülenmiştir. Ayrıca DNA ile küçük moleküllerin (Ca-*-*-) etkileşimi de TTM ile incelenmiştir. İnsan-b-globin geni ile askorbat-Cu(ü) ortamında parçalara ayrılmış DNA molekülünün de TTM kullanılarak zamanın fonksiyonu olarak görüntüleri alınmıştır. Abstract ABSTRACT This dissertation described the design and application of a scanning tunneling microscope (STM) which is suitable for surface science work. Various concepts in mechanical structure and electronic circuitry of STM are pursued to optimize the performance of STM. This STM has been designed especially for work in an air atmosphere. Our STM mechanically consists of two main modules, scanner and coarse positioner. The thermally compensated single-tube piezo scanner for the tip movement is used. The microscope is equipped with versatile analogue electronics, and the data acquisition is computer controlled. The computer program for our STM was written in turbo-pascal 5.5, and some filtering methods were applied for images purpose. The performance of the STM is illustrated with images of graphite and gold coated mica samples. Also some anomalous images resulting from multiple tip effects and asymmetric tip structure on graphite are presented. Images of glow-discharge treated surfaces (nitrogen treatment), images of the original and acid-treated Zonguldak coals on HOPG were obtained. The images of poly (DL-lactic acid)/poly (ethylene glycol) (PDLLA/PEG) copolymer micelles were obtained by scanning electron microscope (SEM) and STM. The sizes of copolymeric micelles obtained by SEM and STM were compared by using light scattering data. The images of SUV and MLV liposomes and then interaction with DCP (negative charge) of these liposomes were obtained separately by STM. We applied STM to the observation of biological molecules on graphite surface. The images of human serum albumin (HSA) with three cylindrical and parallel domains, rod-like molecule of the Collagen and L-shaped molecule of tRNA were obtained. Images of double and single stranded DNA and its interaction with small molecules (Ca++) and time depended DNA amplified fragment of human b- globin gene in ascorbate-Cu (II) medium were successfully observed by STM. 122

ÖZET Bu çalışmada polimerik misel şeklinde yeni bir ilaç salım sisteminin geliştirilmesi öngörülmüştür. Misel yapabilme yeteneğine sahip polimer zincirlerinin elde edilmesi için poli(DL-laktik asit) (PDLLA) (hidrofobik bölüm) ve polietilen glikol'ün (hidrofîlik bölüm) transesterifikasyonu ile kopolimerlerin üretimi amaçlanmıştır. Öncelikle PDLLA homopolimerleri üretilmiştir. Elde edilen bu homopolimerlerin ortalama molekül ağırlıkları ve ağırlık dağılmaları uç-grup analizi, viskozimetrik ölçümler, Hİ-NMR ve GPC ile elde edilmiştir. Bunların yapıları ise FTIR, Hİ-NMR ve DSC çalışmaları ile karakterize edilmiştir. Daha sonra sayıca ortalama molekül ağırlığı 1900 olan PDLLA homopolimeri ile ortalama molekül ağırlığı 3300-4000 olan PEG kataliz kullanılmadan transesterifike edilmiştir. PEG'ün PDLLA'ya oranı değiştirilerek farklı zincir yapılarında dolayısıyla farklı misel formuna sahip kopolimerler elde edilebilmiştir. FTIR, Hİ- NMR, DSC ve GPC çalışmaları PDLLA/PEG kopolimerlerinin yapılarını tanımlamak için kullanılmıştır. Bu kopolimerlerin misel yapabilme kabiliyetleri quasi-elastik ışık saçılma veri sonuçları kullanılmasıyla geliştirilmiştir. Farklı boyutlarda miseller (çapı, 25 nm den 60 nm ye değişen aralıkta) ve çekirdek yapıları elde edilmiştir. Adriamisin. HC1 model ilaç olarak seçilmiş ve PDLLA/PEG kopolimer miselleri içine yüklenmiştir. Maksimum yükleme 12 mg/g olarak elde edilmiştir. Bu misellerin fosfat tampon ortamında (pH: 7.4, sıcaklık: 37°C) yaklaşık 5-6 haftada parçalandığı gözlenmiştir. Aynı zamanda adriamisin. HCl'in PDLLA/PEG misellerinden salımı incelenmiş ve bu matrikslerden ilaç salınmamın temelde `degradasyon kontrollü` olduğu sonucuna varılmıştır. II ABSTRACT In this study we attempted to develop a novel drug delivery system in the form of polymeric micelles. In order to obtain polymer chains with micelle forming abilities, we have proposed to produce copolymers by transesterification of poly(DL-lactic acid) (PDLLA) (as the hydrophobic segment) and polyethylene glycol (PEG) (as the hydrophilic segment). We first produced homopolymers of PDLLA. We obtained the average molecular weights and weight distributions of these homopolymers by end-group analysis, viscocity measurements, Hİ-NMR, and GPC. Their structures were characterized by FTIR, H^-NMR and DSC studies. PDLLA homopolymer with a number average molecular weight of 1900 were then transesterified with PEG with an average molecular weight of 3300-4000 without using any catalyst.. By changing the ratio of PEG to PDLLA, we were able to produce copolymers with different chain structures, therefore with diffferent micelle forming abilities. The FTIR, Hİ-NMR, DSC and GPC studies were used to describe the structures of these PDLLA/PEG copolymers. Micelle forming abilities of these copolymers were approved by using the results of quasi-elastic light scattering data. Micelles with different sizes (radius ranges from 25nm to 60nm) and core structures were obtained. We selected a model drug, i.e., adriamycin.HCl, and loaded it in the PDLLA/PEG copolymer micelles. The maximum loading was about 12mg/g. We found that these micelles were degraded in phosphate buffer (pH:7.4 and temperature: 37°C) in about 5-6 weeks. We also investigated the release of adriamycin.HCl from these PDLLA/PEG micelles, and concluded that the drug release from these matrices was mainly `degradation controlled`. 132

ÖZET Bu araştırmanın amacı, kandaki glikoz derişiminin ölçümünde kullanılacak sandviç türü bir glikoz oksidaz elektrot geliştirilmesidir. Pt-Ag/AgCİ amperometrik esaslı bir elektrod kullanılmıştır. Tanıyıcı tabaka, sandviç benzeri bir yapıda, yangeçirgen iki membran araşma yerleştirilmiş bir enzim tabakasından oluşturulmuştur. Araştırmanın ilk bölümünde çözücü döküm yöntemiyle değişik gözenek yapısında, poliüretan, polietersülfon, selüloz asetat membranlar üretilmiştir. Selüloz asetat membranlar, KOH ile deasetillenerek modifiye edilmiştir. Satin alınma yoluyla değişik gözenek yapısında polikarbonat membranlar temin edilmiştir. Bu membranlar, plazma polimerizasyonuyla HMDS ile veya PVAL adsorpsiyonu ve çapraz bağlanması ile kaplanarak modifiye edilmiştir. PVAL kaplı membranlara, CNBr aktivasyonuyla heparin immobilize edilmiştir. Tüm bu membranlar, SEM, FTIR-ATR ve temas açısı ölçümleriyle karakterize edilmiştir. Farklı miktarlarda enzim (GOD), seyreltici protein (BSA) ve çapraz bağlayıcı (glutaraldehit) kullanılarak hazırlanan enzim tabakaları, bu membranlar araşma değişik kombinasyonlarda yerleştirilerek, seçicilik, doğrusallık, cevap süresi, duyarlılık ve kanla uyuşabilirlik yönünden en uygun sandviç yapısı araştırılmıştır. Bulunan önemli sonuçlar şu şekilde özetlenebilir: (i) Elektrod seçiciliği, iç membran olarak kullanılan membranın hem yapısı (gözenek boyutları ve yükü) hemde elektroaktif maddelerin boyut ve yükü ile ilgilidir. Araştırma kapsamında denenen membranlardan seçicilik yönünden en uygun membran, çözücü döküm yöntemiyle hazırlanan PES membrandır; (ii) enzim elektrodun substrat derişimi yönünden kullanılabileceği derişim aralığını gösteren doğrusallık sınırı, sandviç türü elektrodda dış membran kütle transfer özellikleri değiştirilerek kontrol edilebilir. Hasta kanında ulaşılan en yüksek glikoz derişimi 30 mM civarındadır. Bu doğrusallık sınırına, polikarbonat membranın modifiye formlarıyla ulaşılabilmektedir. HMDS kullanılarak plazma polimerizasyonu ile modifiye edilmiş PC membranlarda doğrusallık üst sınırı 60 mM'dır; (iii) elektrod cevap süresi, kullanılan sandviçin hem kütle transfer hemde tepkime hızlarıyla ilgilidir. Sunulan araştırma kapsamında test edilen sandviçlerde cevap süresi 46 ile 225 s arasında değişmektedir. Doğrusallık sının da göz önüne alınırsa, cevap süresi 48 s olan HMDS kullanılarak plazma polimerizasyonu ile modifiye edilmiş PC membranın en uygun dış membran olduğu söylenebilir; (iii) araştırmada incelenen sandviçlerle oluşturulan elektrodların, doğrusallık sınırlan ile duyarlılıklan ters yönde değişmektedir. PC membran dış membran olarak kullanıldığında doğrusallık sının ve duyarlılık 10 mM ve 54.05 nA/mM iken, HMDS kullanılarak plazma polimerizasyonu ile modifiye edilmiş PC memoranda aynı değerler sırasıyla 60 mM ve 8.96 nA/mM'dır. Modifiye PC'm11 doğrusallık sının ve cevap süresi de göz önüne alındığında, duyarlıklık yönünden de yeterli, dolayısıyla dış membran olarak en uygun olduğu söylenebilir; (iv) enzim tabakası, hem kütle transfer hemde tepkime hızlan dolayısıyla elektrod performansım etkilemektedir. Elektrod cevap süresi ve doğrusallık sının yönünden en uygun büeşimin (30 mg GOD+200 mg BSA)/ml tampon olduğu söylenebilir; (v) kanla uyuşabilirlik, dış membran yüzey özellikleri ile ilgilidir. Kullanılan membran yüzey alam düşük olduğundan, membranlann hiçbiri önemli bir kan hücresel eleman kaybına yol açmamıştır. En yüksek protein adsorpsiyonu, HMDS kullanılarak plazma polimerizasyonu ile modifiye edilmiş PC membranda gözlenmiştir. Ancak albumin ön adsorpsiyonu, bu membrandaki protein adsorpsiyonunu önemli miktarda azaltmıştır. Tüm membranlar kanın pıhtılaşmasına yol açmaktadır, dolayısıyla antikoagülant kullanımına ihtiyaç vardır. Heparin immobilizasyonu yeterli etkinlikte yapılamadığı için, pıhtılaşma süresi uzatılmasına rağmen tamamen önlenememiştir; (vi) geliştirilen elektrodlar ile kandan doğrudan glikoz ölçümü yapmak mümkündür. Diğer yöntemlerle korelasyon en iyi HMDS kullanılarak plazma polimerizasyonu ile modifiye edilmiş PC membramn dış membran olarak kullanıldığı durumda elde edilmiştir. Seçicilik, doğrusallık, cevap süresi, duyarlılık ve kanla uyuşabilirlik yönünden en uygun sandviç yapısı şöyledir: (i) iç membran: PES, (ii) enzim tabakası: (30 mg GOD+200 mg BSA)/ml tampon derişiminde protein karışımı ve (iii) dış membran: HMDS kullanılarak plazma polimerizasyonu ile yüzeyi modifiye edilmiş PC membran. Ill ABSTRACT The aim of this study is to develop a sandwich type glucose oxidase electrode to measure the blood glucose level. The amperometric electrode utilizes Pt anode and Ag/AgCl as reference. The recognition system is in the form of sandwich made up of two semipermeable membrane with an enzyme layer placed in between them. In the first part of the study, polyurethane, polyethersulphone and cellulose acetate membranes with different pore structure were prepared by solvent casting method. Cellulose acetate membranes were modified by deacetylation with KOH. Polycarbonate membranes with different pore sizes were purchased from the manufacturer. The surfaces of those membranes were modified either by HMDS utilizing plasma polymerization technique, or by PVAL adsorption and cross-linking. PVAL coated surfaces were further modified by heparin immobilization via CNBr activation. All membranes were characterized by SEM, FITR-ATR and Contact Angle measurements. The enzyme layers were prepared by using different amount of enzyme (GOD), inactive protein (BSA) and crosslinking agent (gluteraldehyde). Those enzyme layers were placed in between different combinations of membrane layers to investigate the performance of electrode on the basis of; selectivity, linearity, response time, sensitivity and blood compatibility. The results may be summarized as follows; (i) The selectivity of the electrode is directly proportional with the physical and physicochemical structure (pore size, charge density, etc.) of the inner membrane and chemical properties and sizes of electroactive compounds. Only the PES membrane is totally satisfies the requirements of the selectivity, (ii) The linearity of the electrode can be described as the upper limit of the linear response of electrode through the substrate concentration, which can be controlled by changing the mass transfer properties of the outer membrane. The upper limit of the glucose concentration of the blood in diabetic patients is approximately 30 mM. The sanwich type enzyme electrode can reach to that limit by utilizing modified polycarbonate membranes. The linearity of the electrode was extended to 60 mM by employing the HMDS modified PC membranes, (iii) The response time of the electrode is related to the mass transfer and reaction rates in the sandwich. In this study, the response time of the sandwiches varies between 46-225 s. Including the linear range of the membrane, the HMDS modified PC membranes with 48 s of response time can be considered as the most convenient outer membrane, (iv) TheIV sensitivity and the linearity of the sandwiches are generally inversely proportional to each other. In the case of utilizing PC membrane as outer layer in the sandwich, the linearity and sensitivity becomes 10 mM and 54.05 nA/mM, however, in the case of HMDS-PC membrane, those values becomes 60 mM and 8.96 nA/mM. Considering the linearity, response time, and acceptable sensitivity, Plasma polymerization modification of PC membranes with HMDS, can be evaluated as the most suitable membrane as an outer layer, (v) The enzyme layer affects the electrode performance by mass transfer and reaction rate. The best combination of enzyme and inactive protein was found to be (30 mg GOD+200 mg BSA)/ml buffer, for better linearity and response time, (vi) Blood compatibility is directly related to the surface characteristics of the outer membrane which faces the biologic environment including substrate, and blood components. Due to the very small contact area utilization in the electrode sandwich, not a significant change in blood cells were observed. The highest protein adsorption was observed on HMDS-PC surfaces. The treatment with the albumin pre- adsorption to that surface significantly decreased the plasma proteins adsorption. All membranes were coagulated the blood, so the requirement for the usage of anticoagulation reagent is arised. The immobilisation of heparin to the surfaces has extended the coagulation time, but could not eliminate completely, (vii) The direct measuring of glucose concentration from blood showed a good agreement with the `conventional hospital laboratory findings`. The best correlation was achieved by employing HMDS-PC membrane. The best sandwich structure on the basis of selectivity, linearity, response time, sensitivity and blood compatibility is: (i) inner membrane: PES (ii) enzyme layer: the mixture of (30 mg GOD+200 mg BSA)/ml buffer (iii) outer membrane: Plasma polymerization modification of PC membranes with HMDS. 159

ÖZET Bu çalışmanın amacı 50-200 lt/dak kapasite aralığında %25-50 oksijen içeren oksijence zengin hava üretecek bir `Basınç Salınımlı Adsorpsiyon` (`PSA`) sistemi geliştirmektir. `Laboratuvar Boyutlu` ve `Endüstriyel Boyutlu` olarak adlandırılan iki PSA sistemi kurulmuştur. Her iki sistemde 4 eşdeğer adsorpsiyon kolonundan oluşmaktadır. Laboratuvar ve endüstriyel boyutlu sistemlerde her kolonda, sırasıyla 7 kg ve 70 kg Zeolit 5A kullanılmıştır. Her kolona dönüşümlü olarak 4 basamaklı bir proses (basınçlandırma, ürün alma, basınç eşitleme ve vakumla sıyırma uygulanmıştır. Adsorpsiyon basıncı, ürün alma süresi ve toplam döngü süresinin üretim kapasitesi ve ürün bileşimi üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Adsorpsiyon basıncıyla üretim kapasitesi artmış, oksijen yüzdesi ise önce artmış belli bir basınçtan (laboratuvar boyutlu sistem için 6 atm, endüstriyel boyutlu sistem için 5 atm) sonra azalmıştır. Ürün alma süresi artınca, üretim kapasitesi artmış fakat oksijen yüzdesi düşmüştür. Laboratuvar boyutlu sistemde, toplam döngü süresi artışı ile üretim kapasitesi azalmış, oksijen yüzdesi ise önce artmış sonra azalmıştır. Endüstriyel boyutlu sistemde ise, toplam döngü süresi artışı ile üretim kapasitesi azalmış, oksijen yüzdesi ise kısa ürün alma süreleri için azalmış, uzun ürün alma süreleri için ise artmıştır. Laboratuvar boyutlu sistemde ulaşılan en yüksek oksijen yüzdesi %70 olup (üretim kapasitesi: 2 lt/dak) bu değerler 6 atm adsorpsiyon basıncında, 3 san ürün alma süresinde ve 120 san toplam döngü süresinde bulunmuştur. Endüstriyel boyutlu sistemde ulaşılan en yüksek oksijen yüzdesi ise %80 olup (üretim kapasitesi: 87 lt/dak) bu değerler 5 atm adsorpsiyon basıncında, 5 san ürün alma süresinde ve 370 san toplam döngü süresinde bulunmuştur. Anahtar Kelimeler; Oksijence Zengin Hava, Basınç Salınımlı Adsopsiyon, Moleküler Elek, Zeolit 5A 11 ABSTRACT The aim of this study is to develop a `Pressure Swing Adsorption` (PSA) process which will produce oxygen-enriched air at a capacity range of 50- 200 liters/min with an oxygen content of 25-50%. Two PSA systems, the so-called `Laboratory Scale` and `Industrial Scale` were constructed. Both systems consist of 4 identical adsorption columns. Each column contains 7 kg and 70 kg Zeolite 5A in the laboratory scale and in the industrial scale systems, respectively. A four-step process (i.e., pressurization, removal of the product, pressure equlization and stripping by vacuum) was applied to each column in a cyclic regime. The effects of the `adsorption pressure` and `product removal period` and `period of one cycle` on the production capacity and the product composition were investigated. The production capacity increased by increasing the adsorption pressure, while oxygen content of the product first increased and then decreased after a certain pressure (6 atm for the laboratory scale and 5 atm for the industrial scale). The production capacity increased, but the oxygen content decreased when the period of product removal was increased. When the period of one cycle was increased, the production capacity decreased, while the oxygen content first increased then decreased, in the laboratory scale system. When the period of one cycle was increased, the production capacity decreased while the oxygen content production capacity decreased at the short periods of the product removal, but increased at the long periods of the product removal, in the industrial scale system. The maximum oxygen content achieved in the laboratory scale system was 70% (the production capacity: 2 liters/min), in which the adsorption pressure, product removal period and the period of one cycle were 6 atm, 3 sec and 120 sec. The maximum oxygen content achieved in the industrial scale system was 80% (the production capacity: 87 liters/min), in which the adsorption pressure, product removal period and the period of one cycle were 5 atm, 5 sec and 370 sec. Key Words; Oxygen Enriched Air, Pressure Swing Adsoption (PSA), Molecular Sieve, Zeolite 5A, 77

Özet ÖZET Sunulan çalışmada yara ve yanık tedavisinde kullanılmak üzere kloramfenikol taşıyan PDLLA homopolimer fiberlerinden oluşan süngerimsi yapılar hazırlanmıştır. PDLLA, dimerin (DL-laktat) kalay klorür (SnCİ2.2H20) katalizörlüğünde, halka açılması polimerizasyonuyla sentez edilmiştir. Polimer oluşumu FTIR ve DSC ile gösterilmiştir. Sentezlenen PDLLA amorf yapıda olup, 54-57°C civarında bir camsı geçiş sıcaklığına sahiptir. Farklı molekül ağırlığına sahip PDLLA polimerleri elde edebilmek amacıyla polimerizasyon süresi, polimerizasyon sıcaklığı ve dimer/katalizör oram, sırasıyla, 30-360 dak, 160-200°C ve 5.000-30.000, aralığında değiştirilmiştir. Polimer ortalama molekül ağırlıkları ve molekül ağırlığı dağılımları, vizkozite ölçümleri ve GPC ile bulunmuştur. Düşük polimerizasyon sıcaklıklarında (160°C) polimerizasyon süresinin artmasıyla ortalama molekül ağırlığı ve heterojenlik indeksi artarken, yüksek sıcaklıklarda (180°C ve 200°C) ilk yarım saat içinde artış olmakta daha sonra çok az artmakta veya değişmemektedir. Dimer/katalizör oranının artması ile molekül ağırlığı belirli bir değere kadar (D/K: 15.000) çok fazla değişmemekte, daha sonra önemli miktarda artmakta ve yaklaşık 20.000 değerinden sonra ise azalmaktadır. Polimerizasyon sıcaklığının azalması ile bu davranış daha belirgin hale gelmektedir. PDLLA homopolimerlerin organik çözücülerdeki %8'lik çözeltilerinin sulu ortama yavaş bir hızla akıtılmasıyla, PDLLA fiberler, ve bunların yumak şekle getirilmesiyle süngerimsi yapılar oluşturulmuştur. PDLLA süngerimsi yapıların sulu ortamlardaki degredasyonu farklı pH (3, 7.4 ve 9) ve sıcaklıklarda (4°C, 20°C ve 37°C), ortalama molekül ağırlığındaki azalma izlenerek araştırılmıştır. Kullanılan polimer molekül ağırlığının artması, ve pH ve sıcaklığın azalması ile degredasyonun yavaşladığı gösterilmiştir. Süngerimsi formdaki PDLLA'nın hazırlanması sırasında yapıya kloramfenikol yüklenmiştir. Kullanılan PDLLA molekül ağırlığının artmasıyla ilaç yüklemesi artmıştır. En yüksek yükleme çözücü olarak asetonitril kullanıldığında elde edilmiştir. Başlangıç polimer derişiminin artması ile yüklenen ilaç miktarı ve yükleme oranı artmıştır.Özet ii Başlangıç ilaç deri siminin artırılmasıyla ise yüklenen ilaç miktarında belirgin artış olmuş, ancak yükleme oranı önce artmış sonra azalmıştır. Kloramfenikol yüklü süngerimsi formdaki PDLLA homopolimer yapılardan değişik pH (3, 7.4 ve 9) ve sıcaklıklarda (4°C, 20°C ve 37°C), ilaç salımı incelenmiştir. Başlangıçta yüksek salım hızı gözlenmiş daha sonra ise sabit salım hızına ulaşılmıştır. En yüksek salım hızı pH:9'da elde edilmiştir. Sıcaklığın artması ile ilaç salım hızı artmıştır. Summary iii SUMMARY In this study, sponge type matrices formed from PDLLA homopolymer fibers carrying chloroamphenicol for the treatment of burns and wounds were prepared. PDLLA homopolymers were synthesised by ring opening polymerization of the dimer (DL-lactide) by using stannous chloride (SnCİ2-2H20). Polymer formation was confirmed by FTIR and DSC. PDLLA synthesised was amourphous with a glass transition temperature of 54-57°C. In order to obtain PDLLA with different molecular weights, the polymerization time and temperature, and dimer/catalyst ratio was changed in the the range of 30-360 min, 160°-200°C and 5,000-30,000, respectively. Average molecular weights and heterogenity indices were found by viscosimetric measurements and by GPC. At low polymerization temperatures (160°C), average molecular weights and hetereogenity indices increased with the polymerization time, while at higher temperatures (180°C ve 200°C) they did increase first and then did not change significantly. The average molecular weights did not significantly changed with the increase in the ratio of dimer/catalyst until a certain ratio (15,000), a prounced raise was then observed, however they decreased after the ratio of 20,000 once again. This behaviour was more noticable at low polymerization temperatures. Sponge type PDLLA matrices were obtained by droping of the PDLLA solutions (8% in organic solvents) into aqueous media. Degradation behaviour of the PDLLA sponges was investigated in aqueous media at different pH (3, 7.4 and 9) and temperatures (4°C, 20°C and 37°C), by following the decrease in the average molecular weight. Degredation rates were slow when the PDLLA homopolymers with higher molecular weights were used, and also at lower pH and temperatures. Chloroamphenicol was loaded within the PDLLA sponges during fiber formation. The drug loading was increased with the increase in the molecular weight of PDLLA used. The highest drug loading was achieved with acetonitrile as the solvent. Drug loading was increased by increasing both the initial polymer and drug concentrations. Chloroamphenicol release from the PDLLASummary İV sponges were investigated in aqueous media with different pH (3, 7.4 and 9) and temperatures (4°C, 20°C and 37°C). Drug release rate was high at the beginning (`burst effect`), however, constant release rates were observed after this initial period of release. The highest release rate was observed at pH:9. The release rate increased with the increase in the temperature. 77

ÖZET Sunulan çalışmada, tüberküloz tedaisine yeni yaklaşımlar getirmek üzere enjekte edilebilir f omda nıikrokürelerden oluşan bir ilaç taşıyıa sistemin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla., uzun yıllardır ameliyat ipliklerinin üretiminde yaygın bir şekilde kullanılan ve biyodegradable özelliğe sahip olan poli(D.L-laktat) (PDLLA) polimerleri taşıyıa sistemi oluşturan temel polimerik matriks olarak seçilmiştir. Çalışma kapsamında düşük molekül ağırlıklı (10000) PDLLA polimerleri ise D,L-laktat dimerinin katalizör varlığında (SnCl2-2H2O) ve yüksek sıcaklıklarda (160°-200°C) halka açılması polimerizasyonuyla üretilmiştir. Üretilen PDLLA poümerlerin ortalama molekül ağırnktan ve molekül ağırlığı dağıkmlan ucgrup analizi, visfcozimetrik ölçüm ve GPC yöntemleriyle belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre düşük molekül ağırlıklı PDLLA polimerlerin sayıca ortalama molekül ağırlıkları 500 ile 2000 arasında, yüksek molekül ağırlıklı PDLLA polimeıierin sayıca ortalama molekül ağırlıkları ise 104 ile 2xl05 arasında değişmektedir. PDLLA polimerlerin yapılan. FTTR. ve DSC yöntemleri ile karafcterize edilmiştir. FTIR çalışmalarına göre polimerlerin dönüşmemiş monomer ve oligomer içermediği, DSC çalışmalarına göre de PDLLA polimerlerinin amorf yapıda olduğu belirienmiştir. Düşük molekül ağırlıklı PDLLA polimerierinin camsı geçiş sıcaklıkları oda sıcaklığının altında, yüksek molekül ağırlıklı PDLLA polimerierinin ise 57° C dolayındadır. Sayıca ortalama molekül ağırlığı 10000 olan PDLLA polimeri kullanılarak modifîye edilmiş çözücü buhariaşûnlması yöntemi ile 1- 10 um aralığında düzgün mikroküreler nazırianmıstır. Hazırlanan PDLLA mikroküreler optik mikroskop ve taramak elektron mikroskobu (SEM) yardımıyla karakterize edilmiştir. Karakterize edilen PDLLA mikrokürelerin biyodegradasyon davranışları değişik fosfat tampon ortamlarında (pH: 3.0, 7.4 ve 9.8), değişik sıcaldıklarda (T: 4° C, 37° C ve 55° C).değişik iyonik şiddetlerde (0.2, 0.3, 0.4 ve 0.5) ve değişik nötral tuzların varlığında (NaCl, CaO.2 ve NaSCN) incelenmiştir. Sonuç olarak ortam pH ve sıcaklığının artmasıyla degradasyonun arttığı, ortam iyonik şiddetinin ve ortamdaki nötral tuzlana degradasyona çok önemli bir etkisi olmadığı gözlenmiştir.t^f^M^t,J. PDLLA mikrokürelere ilaç yüklenmesi çalışmalarında tüberküloz tedavisinde yaygın olarak kullanılan. Rif ampLcdn model ilaç olarak seçilmiştir. Haç yükleme oranına etki eden parametreler, kullanılan çözücü türü, çözücü/polimer oranı, emülsifiyan türü ve başlangıç ilaç/polimer oranı olarak seçilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre çözücü olarak metilen klorür ve emülsifiyan olarak metil selüloz kullanıldığında en yüksek ilaç yükleme oranına ulaşılmıştır. Ayrıca çözücü/polimer oranı arttırıldığında ilaç yükleme oranı artmakta ve başlangıç ilaç/polimer oranı arttırıldığında ilaç yükleme oranı azalırken birim polimer miktarı basma yüklenen ilaç miktarı artmaktadır. Optimum mikroküre özelliklerine ve ilaç yükleme oranına sahip PDLLA mikrokürelerden (çözücü türü: metilen klorür, çözücü/polimer oranı: 50 mi/g, emülsifiyan: metil selüloz ve başlangıç ilaç/poHmer oranı: 500 mg/g olarak kullanılan f ormülasyon ile hazırlanan mikrokürelerden) değişik fosfat tampon ortamlarında (pH; 3, 7.4 ve 9.8) ve değişik sıcaklıklarda (T: 4°C-37°C ve 55° Q ilaç salımı incelenmiştir. Aynı ortam ve koşullarda PDLLA mikrokürelerin degradasyon davranışları incelenerek ilaç salım mekanizması belirlenmeye çalışılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre ortam pH'ının ve sıcaklığının artmasıyla ilaç salım hiTimn arttığı, ayrıca degradasyonun ilaç şahmı üzerine önemli etkileri olduğu bellenmiştir. Çalışmanın son bölümünde ise, in-vivo uygulamalarda ilaç yüklü PDLLA mikrokürelerin hedeflenen organlara (akciğer ve karaciğer) taşınma olasılığı radyoaktif olarak (``Tc ile) işaretlenen PDLLA mikrokürelerin New Zealand türü tavşanlara enjeksiyonu ile elde edilen sintigrafik görüntüler yardımıyla değerlendirilmiştir. Yapılan değerlendirmeler sonucu ilaç yüklü PDLLA mikroküreierin akciğerler ile karaciğerde biriktiği gözlenmiştir. Abstract 111 ABSTRACT The aim of this study is to develop a new drag carrier system, which is injectable and in microsphere form, for treatment of tuberculosis. For this purpose, biodegradable poly(D.L-lactate) (PDLLA) was selected as basic polymeric matrice. Low molecular weight ( 10000) PDLLA polymer was obtained by using ring opening polymerization of D, L-lactate dimer at high temperatures ( 160° -200° C) in the presence of catalyst (SnCİ2-2H20). The average molecular weight and molecular weight distribution were determined by end-group analysis, viscosity measurements and GPC methods. The molecular weights of low and high molecular weight PDLLA polymers were served to be between 500-2000 and 104-2xl05 respectively. The structure of PDLLA polymers were characterized by FTTR and DSC studies. According to FTIR results, PDLLA polymer did not contain unreacted monomer and oligomer. According to DSC results, PDLLA polymers were amorphous. The glass transition temperatures of low molecular weight PDLLA polymers were lower than the room temperature, while these were about 57° C for high molecular weight PDLLA polymers. PDLLA microspheres (1-10 u.m in diameter) were prepared by using modified solvent evaporation method. In these experiments average molecular weight 10000 PDLLA polymer were used. PDLLA microspheres were characterized by optical microscopy and scanning electron microscopy (SEM). Biodegradation of PDLLA microspheres were investigated at different experimental conditions. The pH and ionic strength of biodegradation medium were changed between 3-9.8 and 0.2- 0.5, respectively, at different temperatures (T: 4°C, 37° C ve 55° C) in the presence of neutral salts (NaCl, CaCİ2 ve NaSCN). Degradation was increased by increasing medium pH and temperature. Ionic strength and salts did not affect biodegradation significantly. In drug loading experiments, Rifampicin was selected as a model drug. Solvent type, solvent/polymer ratio, emulsifier type and initial drug/polymer ratio were selected as experimental parameters. Important results obtained here are as follows: High drug loading ratio was obtained when methylene chloride (solvent) and methyl/-Abstract İV cellulose (emulsifier) were used. In addition, drug loading ratio was increased by increasing solvent/polymer ratio. When initial drug/polymer ratio was increased, drug loading ratio was decreased but amount of loaded drug per amount of polymer was increased. Drug release from PDLLA microspheres (optimal microsphere preparation conditions were as solvent type: methylene chloride; solvent/polymer ratio: 50 nuVg; emulsifier: methyl cellulose; initial drug/polymer ratio: 500 mg/g) was investigated at different buffer medium pH (3, 7.4 and 9.8) and at different temperatures (T: 4°C, 37° C and 55° C). In order to determine the drug release mechanism, degradation behaviours of PDLLA microspheres were examined in the same medium and in the same conditions. According to results, drug release rate was increased by increasing medium pH and temperature. In addition, degradation was very important in drug release. At the last part of the study, the possibility of carrying of drug loaded PDLLA microspheres to targeted organs (lung and liver) in in-vivo studies were examined by using New Zealand type rabbits. In order to determine the body distribution of drug loaded PDLLA microspheres (radioactive labelled with 99nrTc) were injected into the rabbits and the body distribution scintigrams were taken. According to results, drug loaded PDLLA microspheres were accumulated in lung and liver. 114