Investigation of smart polymers and their applications as biomaterials

Abstract

Stimuli sensitive polymers can provide a variety of applications for the biomedical and bioengineering fields, such as delivery systems of therapeutic agents, tissue engineering scaffolds, cell culture supports, bioseparation devices, sensors or actuators systems. Temperature and pH sensitive mechanisms have been considerably investigated because they are relatively convenient and effective stimuli in many applications. This thesis was focused on the biomedical and bio-related applications of smart polymers. Temperature and pH sensitive polymer systems are investigated in detail. The other stimuli based sensitive polymers were also assessed. In the first part of the study, different types of stimuli sensitive polymers were described and classified. Novel and prominent applications were investigated and interpreted. In the second part, physical forms of stimuli sensitive polymers were elucidated, which is critical to design new approaches. Also, classification of stimuli sensitive polymers were described by their mechanism of response to stimuli.

Uyarı duyarlı polimerler terapötik ajanların iletimi, yapay doku iskeleleri, hücre kültür destekleri, biyo-ayırma cihazları, biyosensörler gibi faklı ve yenilikçi biomedikal uygulamalarına temel oluşturur. Literatürde sıcaklık, pH, biyomoleküller, elektrik alan ve manyetik uyarılara yer verilmektedir. Bu tez kapsamında pek çok uyarı tipi içerisinde uygulama ve kontrol etkinliği göz önünde bulundurularak ısı ve pH duyarlı polimerler araştırılmıştır. Tez kapsamında uyarı duyarlı polimerlerin biyomedikal uygulamalarının yanı sıra, uyarı-cevap mekanizmaları detaylı olarak incelenmiş olup, farklı sistemler değerlendirilmiştir. Çalışmanın ilk bölümünde, uyarı duyarlı polimer tepki mekanizmalarına göre sınıflandırılmıştır. Sıcaklık ve pH duyarlı polimer sistemlerinin güncel ve önem arz eden uygulamaları incelenmiş ve yorumlanmıştır. İkinci bölümde ise, yeni polimer sistemlerinin dizaynı için önem arz eden, uyaranlara duyarlı polimerlerin fiziksel formları açıklanmıştır.