Hiyerarşik Gözenekli İskelelerin Doğal Polimerler Kullanilarak Doku Mühendisliği Uygulamalari İçin Hazirlanmasi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, -, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2016
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Tuğçe Şen
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Mehmet Murat Özmen
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Hasarlı doku ya da organların tedavisi için uygun doku iskelelerinin geliştirilmesi doku mühendisliği araştırmalarında önemli bir rol oynamaktadır. Doku mühendisliği uygulamalarında, hedef doku, doku iskelesinin yapısı içinde büyüyebilmelidir. Bunun için doku iskelelerinin birbiriyle bağlantılı gözenekli bir yapıya sahip olmaları gerekir. Doku iskelesinin gözenek boyutu, hücrelere besin, oksijen difüzyonu, vaskülarizasyon ve doku oluşumu için önemlidir. Literatürde yapılmış olan çalışmalarda genel olarak tek boyutlu gözenek yapısına sahip doku iskeleleri üretimi mevcuttur. Ancak, yapısında büyük ve küçük gözenekleri içeren hiyerarşik gözenekli doku iskelelerinin kullanımı, tek tip gözenek yapısı olan iskelelere göre avantaj sağlamaktadır. Öte yandan, doku iskelelerinin mekanik özellikleri, kullanılacakları doku mühendisliği alanını belirleyen önemli bir faktördür. Bu nedenle, üretim parametrelerine göre mekanik özellikleri ayarlanabilen doku iskelelerini hazırlamak doku mühendisliği uygulamalarının ilerlemesine katkı sağlamaktadır. Bu çalışmada, doğal polimerler ile faz ayrılması/buz kalıplama ve kriyojelasyon/faz ayrılması yöntemleri kullanılarak yeni hiyerarşik gözenekli doku iskeleleri üretilmiştir. Bu iki farklı yöntem ile üretilen hiyerarşik gözenekli doku iskelelerinin doku mühendisliği için uygunluğu karşılaştırılarak incelenmiştir. İkincil gözenekliliği sağlamak için her iki yöntemde de sulu reaksiyon çözeltilerine faz ayrılmasını sağlayan n-bütanol eklenmiştir. İki yöntem arasındaki temel farklılık çapraz bağlayıcının reaksiyon sistemine katıldığı aşamadır. Faz ayrılması/buz kalıplama yönteminde çapraz bağlanma reaksiyonu sonradan 60oC'de yapılırken (üretilen polimer matrisi çapraz bağlanma çözeltisinde çapraz bağlanmıştır), kriyojelasyon/faz ayrılması yönteminde ise çapraz bağlayıcı ilk başta polimer karışımına eklenmiş ve çapraz bağlanma reaksiyonu -20oC gibi düşük bir sıcaklıkta yapılmıştır. Çalışmanın ilk kısmında, faz ayrılması/buz kalıplama (phase separation/ice templating) metoduyla ilk önce 3 boyutlu kitosan matris hazırlanmıştır. Bunun için, kitosan, n-bütanol ihtiva eden seyreltik sulu asetik asit çözeltisinde çözünmüştür. Bu polimer çözeltisi çapraz bağlayıcı eklenmeden -20oC'de dondurulmuştur. Çözücünün donma noktası altında oluşan buz kristalleri matriste büyük gözeneklerin oluşmasını sağlarken, polimer çözeltisine eklenen n-bütanol yapıda küçük gözeneklerin oluşmasını sağlamıştır. Ardından, bu hiyerarşik gözenekli 3 boyutlu kitosan matris, çapraz bağlayıcı olan poli(etilen glikol) diglisidil eter (PEGDGE) çözeltisine alınarak, 60oC'de ileri bir çapraz bağlama reaksiyonu gerçekleştirilerek hibrit kitosan-PEGDGE süngerleri elde edilmiştir. Çapraz bağlayıcı PEGDGE farklı oranlarda kullanılarak (% 0-100, v/v %), bu oranların süngerlerin mekanik ve şişme özellikleri üzerine etkisi incelenmiştir. Elde edilen süngerlerin %50 gerinimdeki gerilim değerleri 0,1-2 MPa arasında değişmiş olup kullanılan çapraz bağlayıcı miktarının değiştirilmesiyle mekanik özellikleri ayarlanabilen yeni sünger doku iskeleleri elde edilmiştir. SEM fotoğraflarının analizi sonucu, % 50 PEGDGE ile çapraz bağlı hiyerarşik gözenekli 3 boyutlu kitosan süngerlerin yapısındaki büyük gözeneklerin boyutu 50-100 µm iken küçük gözeneklerin boyutu ise 2-7 µm olarak hesaplanmıştır. Böylece ilk defa burada üretimi gerçekleştirilen, kullanılan PEGDGE çapraz bağlayıcı miktarıyla mekanik özellikleri ayarlanabilen, farklı doku mühendisliği uygulamalarında kulanılabilme potansiyelinde olan hiyerarşik gözenekli yeni hibrit doku iskeleleri elde edilmiştir. Çalışmanın ikinci kısmında ise, yağ ve kalp gibi yumuşak doku mühendisliği alanlarında kullanılabilecek daha yumuşak ve esnek mekanik özelliklerde doku iskeleleri elde edebileceğimizi düşündüğümüz kriyojelasyon/faz ayrılması yöntemi denenmiştir. Bunun için, kriyojelasyon yöntemi kullanılmış olup yukarıda bahsedilen faz ayrılması/buz kalıplama yönteminden farklı olarak, gluteraldehit çapraz bağlayıcısı ilk baştan reaksiyon çözeltisine ilave edilmiş ve çapraz bağlanma reaksiyonları -20oC gibi düşük sıcaklıklarda gerçekleştirilmiştir. Hiyerarşik gözenekli kitosan kriyojellerinin büyük gözeneklerin boyutu 35-55 µm, küçük gözeneklerin boyutu ise 7-11 µm arasında hesaplanmıştır. Kitosan kriyojellerinin % 50 gerinimdeki gerilim değerleri 5-22 kPa arasında değişmiştir. Polimer karışımında ovalbumin oranının artmasıyla büyük gözeneklerin boyutları 70-90 µm aralığında değerlere yükselmiştir. Kitosan-PEGDGE hibrit süngerlerinden farklı olarak daha tok (tough) ve esnekliği olan kriyojeller elde edilmiştir. Böylece, daha kolay, hızlı ve işlem basamakları daha az olan bir yöntemle, doğal polimerler kullanılarak hiyerarşik gözenekli ve yumuşak doku mühendisliği için optimum mekanik özelliklere sahip kriyojel doku iskeleleri üretilmiştir.