Tıpta Polimerler Teach article

Malzemeler

• İyot çözeltisi (yaklaşık 0.05 M)
• Nişasta çözeltisi (yaklaşık 0.12% w/v)
• Farklı plastik filmlerin seçimi

Yöntem

İyot parçacıklarının farklı membranlardan geçişini inceleyiniz. Her membranın dışına küçük bir kese yapınız ve onu Şekil 1’de gösterildiği gibi nişasta çözeltisi bulunan bir tüpe yerleştiriniz. Her bir keseye biraz iyot çözeltisi dökünüz ve ne olduğunu gözlemleyiniz.

1. Gözlemlerinizi Tablo 2’ye kaydediniz.

2. Ne olduğunu açıklayabilir misiniz?
3. Her tüpü (1-4) Şekil 2’deki şemalardan (A-D) birisiyle eşleştirebilir misiniz?

4. Her tüpteki çözeltiler birbirinin tersi olsaydı: yani eğer başlangıçta tüpte daha küçük moleküllerin çözeltisi olsaydı ve membranda daha büyük moleküllerin çözeltisi olsaydı ne olurdu (Şekil 3)? Tahminlerinizi Tablo 3’e giriniz.

İnsan böbreği vücuttaki su dengesi ve üre, tuz ve suyun boşaltımı gibi iki önemli görevi olan ilginç bir organdır. Böbrekler her gün vücudun hala ihtiyaç duyduğu glikoz ve amino asitler gibi tüm besinlerle birlikte yeniden emilen 180 litre sıvıyı kan dışına süzer. Böbrekler süzdükleri 180 l sıvıdan vücuda toksik olan üre gibi atık ürünleri taşıyan yaklaşık 2 l idrar üretirler. İdrar daha sonra boşaltımdan önce mesanede depolanır.

1. Plazma proteinlerinin normalde kanın plazma çözeltisinde bulunmalarına karşın idrarda olmadıklarını nasıl açıklayabilirsiniz?
2. Belirli yaralanma ya da hastalıkların bir sonucu olarak idrarda kan hücreleri görülür. Buna ne sebep olmuş olabilir?

Eğer bir kişinin böbreği çalışmıyorsa yaklaşık dört gün içinde ölüm olur. Çünkü üre birikir ve vücut su dengesi kontrolünü kaybeder. Kişinin hayatı diyaliz yardımıyla kurtarılabilir: bu genel olarak haftada üç kez hastanede bulunmayı gerektirir. Yaklaşık altı ile sekiz saat süren diyaliz boyunca kan hastanın vücudundan bir tüp içinde alınır ve diyaliz membranı adı verilen bir süzgece geçer. Özelleştirilmiş bir diyaliz çözeltisi membranın diğer tarafında dolaşır. Bu çözeltinin bileşimi ürenin kandan membran sayesinde diyaliz çözeltisine geçmesini sağlarken, glikoz ve amino asitleri geçirmez. Üreden arındırılmış kan daha sonra vücuda yeniden döndürülür.

3. Alyuvar hücreleri ve plazma proteinleri diyaliz boyunca kandan niçin uzaklaştırılmazlar?
4. Üre, glikoz ve amino asitler benzer büyüklükteki moleküllerdir. Üre diyaliz membranından geçerken glikoz ve amino asitler niçin geçmez?
5. Diyaliz sıvısı olarak su kullanılsaydı ne olurdu?
6. Diyaliz fazla tuzu uzaklaştırmak için nasıl kullanılabilir?

Polimer polivinil klorür (PVC) borularda, tabelalarda ve kaplamada kullanılan ucuz ve dayanıklı bir plastiktir. Plastikleştiriciler çoğu kez onu daha esnek ve işlenmesi daha kolay yapmak için eklenirler. Bu etkinlikte hem plastikleştirici ile hem de plastikleştirici olmadan bir PVC membranı yapacaksınız. Daha sonra onların fiziksel ve kimyasal özelliklerini karşılaştıracaksınız.

Antimikrobiyal membranlar birçok tıbbi teknolojide kullanılır ve nanopartiküller ya da gümüş mikropartikülleri veya diğer metallerin polimerlere katılmasıyla üretilirler. Oksijen (havadaki) ve su varlığında elementel gümüş parçacıkları hücre duvarlarını yıkabilen, hücre bölünmesini engelleyebilen ve bazı bakterilerde, virüslerde, alglerde ve mantarlarda ^w3, ^w4 metabolizmayı bozabilen gümüş iyonlarını (Ag2+) oluşturmak üzere tepkimeye girerler.

Malzemeler

• Çözücü: oksolan(tetrahidrofuran,(CH₂)₄O)
• PVC tozu
• Dibütil sebasat ya da bir diğer plastikleştirici
• Gümüş nitrat(AgNO₃)
• Trisodyum sitrat(Na₃C₆H₅O₇)
• Agar besini
• Bakteri kültürü (örneğin besin et suyu içindeki E.coli)
• Isıtıcı tabla
• Manyetik karıştırıcı
• 75 ml’lik beherler
• Cam altlık(örneğin beher, saat camı ya da lam)
• Dereceli silindir
• Pastör pipeti
• Spatula
• Petri kapları
• İnokülasyon özeleri

Yöntem

Güvenlik notu: Tüm basamaklar çeker ocakta uygulanmalıdır. Tetrahidrofuran oldukça yanıcı ve buharı ciddi göz tahrişine neden olabilen bir sıvıdır. Ona sadece çeker ocağı altında dikkatlice dokununuz ve kullanırken gözlük takınız.

1) Plastikleştirici olmadan PVC yapımı

1. Isıtıcı tabla ve manyetik karıştırıcıyı kullanarak 20 ml çözücü ısıtınız.
2. Karıştırırken yavaşça 1.5g PVC tozu ekleyiniz.
3. Yaklaşık 10 dk sonra çözelti daha koyu olmalıdır. Beheri ısıdan uzaklaştırınız.
4. Manyetik karıştırıcıyı çıkarınız ve birkaç ml PVC çözeltisinden mümkün olduğunca eşit şekilde cam altlığın üzerine ince şekilde dökünüz (beherin içine ya da dışına veya lam ya da saat camı üzerine). İnce bir tabaka olduğundan emin olmak için çözelti hala sıcakken cam altlığı dikkatlice döndürünüz.
5. Altlığı ve PVC’yi çözücücün buharlaşmasına izin vermek için çeker ocakta bırakınız; bu yaklaşık 15 dk almaktadır. PVC membran daha sonra cam altlıktan kolayca uzaklaştırılabilir.

2) Plastikleştirici ile PVC yapımı

Isıtılan çözücüye eklenen her biri farklı miktarda plastikleştiriciye sahip olan dört PVC membran daha yapmak için yukarıdaki basamakları tekrar ediniz. (Tablo 4’e bakınız).

1. PVC membranınızın beş örneğini karşılaştırınız. Plastikleştiricinin plastik üzerinde ne gibi bir etkisi vardır?
2. Plastiğe daha fazla plastikleştirici eklendiğinde ne olacağını düşünüyorsunuz?
3. Aşağıdaki taramalı elektron mikroskopu(SEM) görüntülerine göre Soru 2’ye verdiğiniz cevap doğru mu?
4. Bu membranlar bir önceki etkinlikte deliklerin bağıl boyutlarını incelemek üzere kullanılabilir (‘Görünmez delikleri olan membranlar’).

3) Antibakteriyel PVC yapımı

Gümüş parçacıklar içeren PVC’nin hazırlanması membranda büyük deliklerin olmasını gerektirir. Bu yüzden plastikleştirici kullanırız. Gümüşün kendisi daha sonra sodyum sitrat kullanılarak indirgenen gümüş nitrat şeklinde eklenir.

1. Isıtıcı tabla ve manyetik karıştırıcıyı kullanarak 20 ml çözücüyü ısıtınız.
2. 2.5 ml plastikleştirici ekleyiniz, daha sonra yavaşça 1.5 g PVC tozu ekleyiniz.
3. 2.5 ml 10 mM gümüş nitrat ekleyiniz ve 1-2 dk karıştırınız.
4. İki 75 ml’lik beherler arasında çözeltiyi paylaştırınız. İçi çözelti ile kaplanan her beheri çabucak döndürünüz böylece beherin şeklini alan bir membran oluşturmuş olursunuz. Membranın suyu tutabiliyor olması gerektiğinden boşluklar olmadığından emin olunuz.
5. Çözücünün buharlaşmasına izin vermek için beherleri çeker ocakta bırakınız, daha sonra dikkatli bir şekilde membranları kaldırınız (Bu oldukça zordur, iki tane yaparak başarı şansınızı arttırınız.)
6. 5 mM sodyum sitrat çözeltisi hazırlayınız ve bunu beher şeklindeki membranlardan birine dikkatlice dökünüz. Çözelti gümüş nitratla tepkimeye girerek gümüş nano ya da mikropartikülleri oluşturarak beherin üzerinde tutulan membrandan geçmelidir.
7. Membrandaki renk değişimini kaydediniz.
8. Membranın çeker ocakta kurumasına izin veriniz. Karakteristik SEM görüntüleri (sağda) PVC membrana yayılan elementel gümüşün varlığını gösterir.

Hazırlanan membranların antibakteriyel özelliklerini daha sonra inceleyebilirsiniz.

1. Bakteri kolonisi bulunan bir agar kabı hazırlayınız: agar besini bulunduran bir Petri kabına yaklaşık 100 µl bakteri kültüründen (örneğin besin et suyundaki E.koli)  koyunuz ve onu  kaba eşit şekilde yaymak için bir inokülasyon özesi kullanınız.
2. Yaklaşık olarak 1 cm² gümüş emdirilmiş PVC membranını kaba yerleştiriniz.
   Alternatif olarak bir kıyaslama sağlamak için üç parça PVC membranını gümüş uygulanmamış bir kaba yerleştiriniz.
3. Kabı 37°C’de bir gece inkübe ediniz, daha sonra membranın her parçası etrafındaki inhibisyon bölgelerini ölçünüz.

Güvenlik notu: Tüm mikrobiyal çalışmalarda olduğu gibi her zaman steril araçlar kullanılmalıdır (ister bir otoklav veya düdüklü tencerede steril edilir ya da etanole batırılıp daha sonra ateşlenir). Membranı kesmek için kullandığınız makas da steril olmalıdır. Çapraz kontaminasyonu önlemek için inokülasyon özesini kullanmadan önce antibakteriyel losyon ile yıkayın.

Bu membranların antibakteriyel özelliği, metisiline dirençli Staphylococcus aureus (MRSA) ve E. coli gibi bakteri enfeksiyonlarının yanı sıra yaraların ve yanıkların tedavi edilmesini sağlamalrıdır.

1. Antibakteriyel PVC membranları özellikle MRSA enfeksiyonlarının tedavisinde niçin yararlıdır?
2. Antibakteriyel PVC membranların başka hangi uygulamalarını bulabilirsiniz?