Biyomimetik yöntemle bor katkılı doku iskelelerinin geliştirilmesi ve kemik doku mühendisliğindeki etkinliklerinin araştırılması
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Biyomühendislik A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2013
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: ÖZGE EKİN TUNÇAY
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Bu çalışma 112M705 numaralı ?Mikrodalga desteği ile Biyomimetik Hidroksiapatit (HAp)-Bor Katkılı HAp Oluşumu ve Kitosan-HAp Kemik Doku İskelelerinin Geliştirilmesi? adlı TÜBİTAK Projesi desteği ile hazırlanmıştır.Sunulan tez çalışmasının amacı, mikrodalga uygulaması ile desteklenmiş biyomimetik yöntemi kullanarak, osteoindüktif özelliğe sahip bor katkılı hidroksiapatit (B-HAp) üretilmesi ve kemik doku rejenerasyonunu destekleyen, bor katkılı hidroksiapatit ile kaplanmış kitosan (B-HAp/kitosan) doku iskelelerinde hücrelerin kemik doku oluşturma potansiyellerinin incelenmesidir. Tez çalışmasının ilk aşamasında, farklı miktarlarda borik asit içeren 10xSBF (yapay vücut sıvısı)?den bor katkılı hidroksiapatit elde etmek amacıyla, sodyum hidroksit ilavesi ile çökelmenin gerçekleşeceği pH değeri ayarlanmıştır. B-HAp, borik asit içeren SBF?deki iyonların mikrodalga enerjisiyle etkileşimleri sonucu üretilmiştir. Borun hidroksiapatitin yapısına katılması, fosfat ya da hidroksil gibi iyonların borat iyonlarıyla yer değiştirmesiyle gerçekleşir. Farklı mikrodalga güçleri ve uygulama süreleri ile denemeler yapılarak B-HAp?nin üretildiği en uygun koşullar belirlenmiştir. Sonuç olarak, %1.15±0.11 (w/w) bor içeren, 1.40 (w/w) Ca/P oranına ve %4.30±0.07 (w/w) karbonat içeriğine sahip, 30±4 nm boyutlarında çubuk benzeri morfolojide ve kemik benzeri amorf yapıda B-HAp 10 mg/mL borik asit içeren 10xSBF?den 600 W mikrodalga gücü kullanılarak üretilmiştir. Çalışmanın sonraki aşamasında, 100 µm gözenek çapına sahip kitosan doku iskeleleri dondurarak kurutma yöntemiyle hazırlanmıştır. Hazırlanan bu iskeleler, mekanik ve biyoaktif özelliklerinin iyileştirilmesi için mikrodalga ışımasının etkisiyle B-SBF kullanılarak B-HAp ile kaplanmıştır. Yüzeydeki ve gözeneklerin içerisindeki apatit yapısının varlığı, taramalı elektron mikroskobu (SEM), Fourier dönüşümlü toplam yansıması azaltılmış kızılötesi spektroskopisi (ATR-FTIR) ve X ışını kırınımı (XRD) analizleri ile gösterilmiştir. İskelelerin fiziksel özelliklerindeki değişimin incelenmesi amacıyla, kontrol grubu olarak bor içermeyen hidroksiapatit kaplı kitosan iskeleler aynı koşullarda üretilmiştir. Sonuç olarak, her bir B-HAp/kitosan iskelede bulunan bor miktarı yaklaşık 20 µg olarak hesaplanmıştır. İskelelerin şişme oranının 28.9±1.4, gözenekliliğinin %85.7±2.5 olduğu belirlenmiştir. Mikrodalga ışımanın etkisiyle kitosan doku iskelesinin gözeneklerine nüfuz eden etkin bir kaplamanın yapılabildiği ve bu kaplamanın doku iskelelerinin kararlılığını arttırdığı gözlemlenmiştir. Tez çalışmasının son aşamasında, borun L929 fare fibroblast hücreleri üzerindeki sitotoksik etkisi, her bir iskeleye yüklenen bor miktarı dikkate alınarak 9-300 µg/mL konsantrasyon aralığında incelenmiştir. B-HAp/kitosan iskelelerin biyoaktivitesi ise MC3T3-E1, preosteoblastik hücre hattı ile in vitro koşullarda incelenmiştir. Hücre canlılığı ve üremesi MTT (3-[4,5-dimetiltiazol-2-il]-2,5-difeniltetrazolyum bromür) analizi, hücrelerin morfolojik özellikleri ise taramalı elektron mikroskobisi (SEM) ile değerlendirilmiştir. Hücrelerin osteojenik farklılaşma belirteçleri olan, kolljen Tip I, RunX2, osteokalsin ve osteopontin gen ifadeleri RT-PCR (gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu) ile tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlar B-HAp/kitosan iskelelerin hücre yapışmasını, çoğalmasını ve farklılaşmasını kitosan ve HAp/kitosan iskelelerden daha fazla desteklediğini göstermiştir. Sonuç olarak, bor katkısının MC3T3-E1 hücrelerinin çoğalma ve kemik hücrelerine farklılaşma özelliklerini arttırdığı ve bor katkılı kitosan doku iskelesinin kemik doku mühendisliği uygulamaları için alternatif bir yapı olarak kullanılabileceği düşünülmüştür. Anahtar kelimeler: Bor, yapay vücut sıvısı, mikrodalga, hidroksiapatit, kitosan, kemik doku mühendisliği.