DEVELOPMENT OF GRAPHENE OXIDE (GO) MODIFIED ELECTROSPUN POLY (ε-CAPROLACTONE) (PCL) NANOMATERIALS
Date
2022-02-14
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
The aim of this study was to fabricate 3D, composite tissue scaffolds with synthetic
biodegradable polymer poly(ε-caprolactone) (PCL) and graphene oxide (GO)
combined together by using electrospinning technique. Additionally, the effect of
Gly-Arg-Gly-Asp-Ser-Pro (GRGDSP) and/or thiophene (Th) modified GO on the
composite PCL/GO mats (PCL/GO, PCL/GO-GRGDSP, PCL/GO-Th, PCL/GO GRGDSP-Th) was further studied. Characterizations of the powder GO-based
samples were carried out by ATR-FTIR and Raman analyses. Characterizations of
the scaffolds were performed by thickness measurements, Scanning Electron
Microscopy (SEM), contact angle (CA) measurements, X-ray photoelectron
spectroscopy (XPS), thermogravimetric analyses (TGA), electrical conductivity tests,
PBS absorption and shrinkage tests, in vitro degradation and mechanical tests.
According to SEM micrographs, all of the scaffolds were exhibited bead-free and
uniform morphology. Better hydrophilicity and a light CA decrease (~5°) for
PCL/GO scaffolds were observed with the addition of GO. The enhanced electrical
conductivity was observed with the incorporation of PCL and GO and the highest
conductivity value was measured for PCL/GO-GRGDSP-Th (2%) as 15.06 μS.cm-1
.
Mechanical properties of the scaffolds were improved with the well-dispersion and
addition of GO in PCL matrix. Additionally, cell-material interactions were studied
with MG-63 osteoblast cell line with MTT assay, ALP activitiy, Alizarin-Red
staining, fluorescence and SEM analyses. Cell culture studies showed that PCL/GO GRGDSP-Th (0.5%) scaffolds exhibited highest biocompatibility performance at
least 1.87 fold in MTT absorbance value compared to neat PCL scaffolds due to the
advanced properties of GO and the biological interfaces.
Description
GRAFEN OKSİT (GO) MODİFİYE ELEKTROEĞRİLMİŞ POLİ (ε KAPROLAKTON) (PCL) NANOMALZEMEL
ÖZ: Çalışmanın amacı, sentetik biyobozunur polimer poli(ε-kaprolakton) (PCL) ve grafen oksit (GO) birleşiminin elektroeğrilmesiyle üç boyutlu, kompozit bir doku iskelesi elde etmektir. Ayrıca, kompozit PCL/GO yapılarının Gly-Arg-Gly-Asp-Ser-Pro (GRGDSP) ve/veya tiyofen (Th) (PCL/GO, PCL/GO-GRGDSP, PCL/GO-Th, PCL/GO-GRGDSP-Th) ile birlikte etkileşimleri incelenmiştir. Toz GO örneklerinin karakterizasyon özellikleri ATR-FTIR ve Raman analizleri ile tayin edilmiştir. Elektroeğrilmiş doku iskelelerinin karakterizasyon özellikleri ise; kalınlık ölçümleri, taramalı elektron mikroskobu (SEM), yüzey temas açısı (CA) ölçümleri, X-ışını fotoelektron spektroskopi (XPS), termogravimetrik analiz (TGA), iletkenlik ölçümleri, PBS şişme ve büzüşme davranış testleri, in vitro degradasyon (bozunma) çalışmaları ve mekanik testleri ile yapılmıştır. Bu analizler sonucunda, bütün doku iskelelerinde eşdağılımlı homojen morfoloji gözlemlenmiştir. GO eklenmesiyle PCL/GO doku iskelelerinde daha iyi hidrofilisite ve yaklaşık 5° temas açısı düşüşü gözlenmiştir. PCL ve GO birleşimi ile elektriksel iletkenlikte artış gözlenmiş ve ölçülen en yüksek değer PCL/GO-GRGDSP-Th (2%) için bulunmuştur (15.06 μS.cm-1 ). Doku iskelelerinin mekanik performansı ise iyi disperse (dağılmış) olmuş GO’nun PCL matriksine eklenmesiyle artmıştır. Ayrıca, üretilen doku iskelelerinin hücre-materyal etkileşimleri MG-63 hücre hattı kullanılarak; MTT tayini, ALP aktivitesi, Alizarin red boyaması, Floresan ve SEM analizleri ile incelenmiştir. Yapılan hücre kültürü çalışmaları sonucunda, GO’nun ileri düzey özellikleri ve biyolojik arayüzleri sayesinde PCL/GO-GRGDSP-Th (0.5%) doku iskelesi en yüksek biyouyumluluk (saf PCL doku iskelesine kıyasla 1.87 kat daha fazla MTT absorbansı) göstermiştir.
ÖZ: Çalışmanın amacı, sentetik biyobozunur polimer poli(ε-kaprolakton) (PCL) ve grafen oksit (GO) birleşiminin elektroeğrilmesiyle üç boyutlu, kompozit bir doku iskelesi elde etmektir. Ayrıca, kompozit PCL/GO yapılarının Gly-Arg-Gly-Asp-Ser-Pro (GRGDSP) ve/veya tiyofen (Th) (PCL/GO, PCL/GO-GRGDSP, PCL/GO-Th, PCL/GO-GRGDSP-Th) ile birlikte etkileşimleri incelenmiştir. Toz GO örneklerinin karakterizasyon özellikleri ATR-FTIR ve Raman analizleri ile tayin edilmiştir. Elektroeğrilmiş doku iskelelerinin karakterizasyon özellikleri ise; kalınlık ölçümleri, taramalı elektron mikroskobu (SEM), yüzey temas açısı (CA) ölçümleri, X-ışını fotoelektron spektroskopi (XPS), termogravimetrik analiz (TGA), iletkenlik ölçümleri, PBS şişme ve büzüşme davranış testleri, in vitro degradasyon (bozunma) çalışmaları ve mekanik testleri ile yapılmıştır. Bu analizler sonucunda, bütün doku iskelelerinde eşdağılımlı homojen morfoloji gözlemlenmiştir. GO eklenmesiyle PCL/GO doku iskelelerinde daha iyi hidrofilisite ve yaklaşık 5° temas açısı düşüşü gözlenmiştir. PCL ve GO birleşimi ile elektriksel iletkenlikte artış gözlenmiş ve ölçülen en yüksek değer PCL/GO-GRGDSP-Th (2%) için bulunmuştur (15.06 μS.cm-1 ). Doku iskelelerinin mekanik performansı ise iyi disperse (dağılmış) olmuş GO’nun PCL matriksine eklenmesiyle artmıştır. Ayrıca, üretilen doku iskelelerinin hücre-materyal etkileşimleri MG-63 hücre hattı kullanılarak; MTT tayini, ALP aktivitesi, Alizarin red boyaması, Floresan ve SEM analizleri ile incelenmiştir. Yapılan hücre kültürü çalışmaları sonucunda, GO’nun ileri düzey özellikleri ve biyolojik arayüzleri sayesinde PCL/GO-GRGDSP-Th (0.5%) doku iskelesi en yüksek biyouyumluluk (saf PCL doku iskelesine kıyasla 1.87 kat daha fazla MTT absorbansı) göstermiştir.
Keywords
metallurgical and materials engineering