Akademik Veri Yönetim Sistemi
Konuk Tokak E. (Yürütücü), Gümüşderelioğlu M.
TÜBİTAK Projesi, 2022 - 2023
İskelet kası nano boyuttan mikro
boyuta kadar birbirine paralel olarak hizalanmış fiber yapılardan oluşan
düzenli, yumuşak ve elastik bir dokudur. Bununla beraber elektriksel uyarıların
iletildiği nöromusküler bağlantı noktaları ile sinir sistemine bağlıdır. Bu
özelliği ile diğer dokulardan farklı olarak kasılabilme fonksiyonuna sahiptir. Ayrıca
iskelet kası dokusu satelit hücreler olarak da bilinen yerleşik kök hücre
popülasyonu ile kısıtlı bir endojen yeteneğine sahiptir. Hacimsel kas
kayıplarında doku kendini yeterince onaramamakta ve yara dokusu oluşumu
gerçekleşmektedir. Oluşan yara dokusunun kasılma özelliğinin olmaması ve düzenli
yapının bozulması nedeniyle iskelet kası kasılma aktivitesini yerine
getirememektedir. Klinikte mevcut tedavi yöntemleri ile fonksiyonel bir iskelet
kası dokusu henüz elde edilememiştir. Bu nedenle iskelet kası dokusundaki
hasarların onarılması amacıyla iskelet kası doku mühendisliği yaklaşımları
geliştirilmektedir. Ancak literatürdeki çalışmalarda belirli alanlarda yol
alınabilmiş olmasına rağmen, iskelet kası dokusunun karmaşıklığı nedeniyle tam
anlamıyla taklit edilememesi ve henüz bazı hücresel süreçlerin aydınlatılamamış
olmasından dolayı başarı sağlanamamıştır. Fonksiyonel bir iskelet kası dokusu
ancak aynı anda morfolojik, biyokimyasal, mekanik ve elektroaktif özelliklerin taklit
edebildiği, mekanik ve elektriksel uyarımlı bir sistem ile mümkündür. Bu
bağlamda tarafımızca iskelet kası dokusunu morfolojik, biyokimyasal, mekanik ve
elektroaktif yönden taklit edebilen piezoelektrik P3HB/PBA hizalanmış fibröz
matriksler geliştirilmiştir. Elektroeğirme yöntemi ile üretilen hizalanmış
P3HB/PBA fiberlerin çapları, doğal dokudakine benzer şekilde, 891 ± 247 nm
olarak tespit edilmiştir. Hizalanmış P3HB/PBA fiber matrikslerin çekme dayanımı
8.5 ± 1.8 MPa, kopmadaki uzama değeri % 76.0 ± 1.3 ve elastik modül değeri
378.2 ± 4.2 MPa olarak tespit edilmiştir. Matrikslerin pasif mekanik
özelliklerinin doğal dokuya yakın olduğu ve elastik bir substrat olduğu
görülmüştür. Fiber matrikslerin piezoelektrik gerinim sabiti (d33) 5,3 pC/N
olarak tespit edilmiştir. Literatürde yapılmış diğer çalışmalar ile
karşılaştırıldığında P3HB’nin PBA katkılaması ve elektroeğirme prosedürü ile
kombine bir şekilde piezoelektrik özellikleri geliştirilmiştir. Bu matrikslerin
miyojenik olarak uyumlu olduğu ve miyojenik farklılaşmayı başarı ile
desteklediği canlılık analizleri, gen ekspresyonu analizleri,
immünohistokimyasal analizler ve çeşitli boyamalar ile ortaya konmuştur. Fakat maturasyon
aşamasının indüklenmesi için mekanik uyaranların varlığı, kasılma aktivitesinin
başlaması için ise elektriksel uyaranların varlığı şarttır. Mekanik,
elektriksel ve elektromekanik uyaranlar tarafımızca tasarlanan hibrit bir
biyoreaktör ile sağlanacaktır. Biyoreaktör vasıtasıyla P3HB/PBA hizalanmış
fiber matrikslerin piezoelektrik özellikleri aktive edilerek miyojenik
farklılaşma mekano-elektriksel transdüksiyon yoluyla da desteklenecektir. Önerilen
proje ile miyojenik uyumluluğu gösterilen P3HB/PBA hizalı fiber matrikslerin
hibrit bir biyoreaktör vasıtasıyla miyojenik farklılaşma kapasitesinin
arttırılması amaçlanmaktadır.