Jelatin Biyopolimeri Ve Jelatin Bazlı Hidrojeller

Jelatin; kolajenin kısmi hidrolizinin bir ürünüdür. Yapısal olarak amfoterik özellik gösteren jelatin biyolojik olarak parçalanabilirlik, toksik olmama, biyolojik uyumluluk ve düşük maliyet gibi belirgin avantajlara sahip suda çözünür bir biyopolimerdir [1]. Yarı saydam, renksiz, kırılgan ve tatsız bir yapıda olan ve yaklaşık 18 amino asidin homojen olmayan bir dağılımına sahiptir. Yapısında bulunan glisin ise, zincirin her üç kalıntısında bir düzenlenmiş neredeyse üç kalıntıdan birinde bulunmaktadır [2].

Şekil 1. Jelatin moleküler yapısı [2]


Jelatin, dokularda bulunan hücre dışı matriks (ECM) ile kimyasal benzerlikleri, düşük antijenitesi, maliyet etkinliği, bolluğu ve kolay erişilebilir fonksiyonel grupları nedeniyle terapötik ve rejeneratif özelliklere sahip olması bir doku iskelesi olarak kullanıldığında avantajlı bir malzeme omasını sağlamaktadır. Bu nedenle jelatin doku mühendisliği uygulamaları, gıda, ilaç ve fotoğraf endüstrilerinde genellikle iyi film oluşturma kabiliyeti sayesinde sıklıkla tercih edilmektedir. Ancak jelatinin avantajlarına rağmen, zayıf mekanik özellikler, protein yapıda olması nedeniyle enzimatik bozunmaya duyarlılık, yüksek viskozite ve sulu ortamda azaltılmış çözünürlük gibi hidrasyon özelliklerinden dolayı jelatin bazlı kompozit hidrojellerin geliştirilmesini de sağlamıştır

[3].

Jelatin bazlı hidrojeller, jelatin omurgasına sahip polimerik zincirler olarak oluşturulan hidrojellerdir. Sentetik polimerler ile birleştirilmiş şekilde oluşturulurken aynı zamanda tek başına jelatin hidrojeller olarakta kullanılabilirler [4]. Jelatin bazlı hidrojeller, jelatinin suda kolay bir şekilde çözünebilmesi ve yaklaşık olarak oda sıcaklığında veya altında soğutulabilmesi ile jel form oluşturabilmektedir. Bu nedenle son yıllarda araştırmacılar jelatin bazlı hidrojellerin üretilmesi üzerine sıklıkla çalışmaktadırlar [5].

Jelatin biyouyumluluk, düşük toksisite, suda çözünebilme, ekstrasellüler matrikse olan kimyasal benzerlik gibi avantajları nedeniyle doku mühendisliği uygulamalarında özellikle de hidrojel üretiminde yaygın olarak kullanılmaktadır [6]. Hidrojel yara örtüsünün jel formunu alabilmesi daha çok jelatin biyopolimeri ile sağlanmaktadır. Jelatin, suda 30-50 °C sıcaklıklarda çözünerek fiziksel olarak değişik yapılara dönüşebilmektedir. Jelatin polimerinin protein yapıda olması nedeniyle sıcaklık artışı sonucu tersiyer heliks yapısı bozulmaktadır. Sıcaklığın etkisiyle bozulan

jelatin yapısı, tekrar 30-40°C ve altındaki sıcaklıklara soğutulduğunda polimer molekülleri arasında etkileşimlere bağlı olarak yeni formlarda yapılar oluşmaktadır. Oluşan yeni konfigürasyonlarda moleküller dağınık halden kararlı hale geçmek üzere tekrar bir araya gelerek düzenli bir yapı oluşturur [6].

Şekil 2. Jelatin moleküllerinin farklı sıcaklıklarda oluşturduğu jel yapılarının şematik gösterimi a) Amorf yapı b) Üçlü sarmal yapı c) Üçlü sarmal yığın yapısı [6]


Jelatinin suda çözünmesiyle hazırlanan çözeltiler soğutulduktan sonra daha çok saydam ve renksiz jel şeklindedir. Jeller genellikle sıcaklık değişimine bağlı olarak geri dönüştürülebilirdir. Bunun nedeni jelatin moleküllerinin daha çok Van der Waals ve hidrojen bağları gibi fiziksel bağlarla bağlanmasıdır. Fiziksel etkileşimlere bağlı olarak sıcaklık değişimi ve kullanılan çözücüler ile jelatin çözeltilerindeki ağ yapısı her seferinde yeniden düzenlenmektedir [6].


Şekil 3. Jelatin molekülleri ve jelatin/su molekülleri arası bağlar a) Jelatin molekülleri

arasındaki hidrojen bağları b) Jelatin ve su moleküllerini bir arada tutan hidrojen bağları [6]




KAYNAKÇA


[1] C. Qiao, X. Ma, J. Zhang, and J. Yao, “Molecular interactions in gelatin/chitosan composite films,” Food Chem., vol. 235, no. May, pp. 45–50, 2017, doi: 10.1016/j.foodchem.2017.05.045.

[2] N. Devi, C. Deka, T. K. Maji, and D. K. Kakati, “Gelatin and Gelatin–Polyelectrolyte Complexes: Drug Delivery,” Encycl. Biomed. Polym. Polym. Biomater., no. June 2018, pp. 3557–3569, 2016, doi: 10.1081/e-ebpp-120049954.

[3] S. Afewerki, A. Sheikhi, S. Kannan, S. Ahadian, and A. Khademhosseini, “Gelatin-polysaccharide composite scaffolds for 3D cell culture and tissue engineering: Towards natural therapeutics,” Bioeng. Transl. Med., vol. 4, no. 1, pp. 96–115, 2019, doi: 10.1002/btm2.10124.

[4] S. Petros, T. Tesfaye, and M. Ayele, “A Review on Gelatin Based Hydrogels for Medical Textile Applications,” 2020, doi: 10.1155/2020/8866582.

[5] T. U. Rashid et al., Gelatin-Based Hydrogels 54. 2019.

[6] A. Erge and Ö. Zorba, “Jelatin ve Fizikokimyasal Özellikleri,” Akad. Gıda, vol. 14, no. 4, pp. 431–440, 2016, [Online]. Available: http://www.academicfoodjournal.com.

9 görüntüleme0 yorum

Son Paylaşımlar

Hepsini Gör