Biyomedikal Uygulamalar için Kitosan Polivinilalkol Polivinilproliden Hidrojellerin Sentezi ve Karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışma, dolgu maddesi olarak kitosan, polivinil alkol (PVA), polivinilpirolidon (PVP) ve nano-hidroksiapatit (nHA) içeren biyomedikal uygulamalar için yeni bir biyouyumlu hidrojel filmin sentezine odaklanmaktadır. Amaç, nHA'nın polimerik matris üzerindeki etkisini ve hidrojel filmin biyomedikal uygulamalardaki potansiyelini araştırmaktır. Hidrojel filmler, bir çözelti döküm tekniği kullanılarak hazırlandı. 20 C'de %1 sulu asetik asit içinde %1.75 kitosan, 80°C'de damıtılmış su içinde %1 PVA ve %2 PVP çözeltileri birlikte karıştırıldı ve ardından değişen oranlarda nHA eklendi. Hazırlanan hidrojel film numuneleri termogravimetrik analizler (TGA), diferansiyel tarama kalorimetrisi (DSC), taramalı elektron mikroskobu (SEM), antibakteriyel aktivite testi, Fourier dönüşümü kızılötesi (FTIR) spektroskopisi, mekanik testler ve şişme analizi gibi çeşitli karakterizasyonlara tabi tutuldu ve ilaç salım çalışmaları yapıldı. Hidrojel film, antibakteriyel özellikleri artıran nHA'nın dahil edilmesiyle, özellikle Gram-pozitif bakterilere karşı mükemmel antibakteriyel davranış sergiledi. TGA sonuçları, bozunma aşamaları sırasındaki ağırlık kaybı yüzdesinin, nHA içeren hidrojel filmlerde içermeyenlere kıyasla daha düşük olduğunu gösterdi. FTIR spektrumları, hidrojelin moleküler yapısının nHA'nın dahil edilmesinden minimum düzeyde etkilendiğini ortaya koydu. Hidrojel filmlerin şişme davranışının nHA miktarına bağlı olarak değiştiği gözlendi. İlaç salım profili, hızlı salım ve iyi stabilite gösterdi. Filmlere nHA eklenmesi, kuvveti ve kopmadaki uzamayı arttırdı, bu da geliştirilmiş mekanik mukavemet ve sünekliği artışı sağladı. Ancak Young modülünü düşürerek filmleri daha yumuşak veya daha az sert hale getirdi. Polimerik hidrojel filmin nHA ile kombinasyonu, biyomedikal uygulamalar için umut verici bir potansiyel göstermektedir. Biyomedikal alanlarda tam potansiyelini keşfetmek için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.This work focuses on the synthesis of a novel biocompatible hydrogel film for biomedical applications, incorporating chitosan, polyvinyl alcohol (PVA), polyvinylpyrrolidone (PVP), and nano-hydroxyapatite (nHA) as a filler. The aim is to investigate the effect of nHA on the polymeric matrix and explore the potential of the hydrogel film in biomedical applications. The hydrogel films were prepared using a solution-casting technique. Solutions of 1.75% chitosan in 1% aqueous acetic acid at 20 C, 1% PVA, and 2% PVP in distilled water at 80°C were mixed together, followed by the addition of varying ratios of nHA. The prepared hydrogel film samples were subjected to various characterizations, including thermogravimetric analyses (TGA), differential scanning calorimetry (DSC), scanning electron microscopy (SEM), antibacterial activity testing, Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, mechanical testing, swelling analysis, and drug release profiling. The hydrogel film exhibited excellent antibacterial behavior, particularly against Gram-positive bacteria, with the incorporation of nHA enhancing the antibacterial properties. TGA results showed that the weight loss percentage during degradation stages was lower in hydrogel films containing nHA compared to those without. FTIR spectra indicated that the molecular structure of the hydrogel was minimally affected by the incorporation of nHA. The swelling behavior of the hydrogel films was influenced by the quantity of nHA incorporated. The drug release profile demonstrated rapid release and good stability. The addition of nHA to the films increases the force and elongation at break, indicating improved mechanical strength and ductility. However, it decreases Young's modulus, making the films softer or less stiff. The combination of the polymeric hydrogel film with nHA shows promising potential for biomedical applications. Further research is needed to explore its full potential in biomedical fields.