Nanofiber-desenli polimerik membranlar: Yüzey kimyası, topografisi ve hücresel etkileşimler
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Nanoteknoloji ve Nanotıp A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2014
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: MURAT ŞİMŞEK
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Sunulan tez çalışması iki ana hedef doğrultusunda gerçekleştirilmiştir. İlk kısımda, elektroeğirme yöntemiyle üretilen farklı fiziksel ve kimyasal yapıya sahip nanofiberlerle farklı kimyasal yapıdaki polimerik membranların desenlenmesi ve elde edilen sonuçların hücre-nanotopografi ilişkisi açısından değerlendirilmesi amaçlanmıştır. İkinci kısımda ise elektroeğirmeyle üretilen nanofiberlerle implant yüzeylerin kaplanması ve kaplanmış yüzeylerin hayvansal hücre/bakteri tutunabilirliğine olan etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. Tez çalışmasının ilk kısmı için, çözücü döküm yöntemi ile çapraz bağlı kitosan ve polikaprolakton (PCL) membranlar hazırlanmıştır. Membranların farklı fiziksel yapıdaki PCL ve PCL/kollajen nanofiberlerle desenlenmesi amacıyla elektroeğirme koşulları optimize edilmiştir. Kitosan membranlar 205±65 nm ve 550±190 nm çapa sahip PCL fiberlerle ve 480±20 nm çapa sahip PCL/kollajen fiberlerle gelişigüzel düzende desenlenmiştir. Kitosan membranların hizalanmış düzende fiberlerle desenlemesi 385±62 nm çapındaki PCL ve 276±105 nm çapındaki PCL/kollajen fiberlerle gerçekleştirilmiştir. PCL membranların gelişigüzel ve hizalanmış düzende desenlenmesi ise sırasıyla 211±70 nm ve 228±43 nm çapında PCL fiberlerle sağlanmıştır. Desenlenmiş membranlar üzerinde nanotopografi-hücre etkileşimlerinin araştırılmasına yönelik olarak preosteoblast MC3T3-E1 ve MDBK (Madine Darby Bovine Kidney) hücreleri ile durgun ortamda hücre kültür çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Hücre canlılığı ve üremesi MTT (3-[4,5-dimetiltiazol-2-il]-2,5-difeniltetrazolyum bromür) analizi ile takip edilmiş ve hücre morfolojileri SEM ve konfokal mikroskobu ile incelenmiştir. Analiz sonuçlarına göre, hücreler hizalanmış düzendeki fiberlerin yöneliminden etkilenerek morfolojilerini değiştirmişlerdir. Hücrelerin hizalanmış düzendeki desenler yönünde yönelerek sitoplazmalarında oldukça uzun ve düzenli organize yapıda aktin demetleri oluşturdukları görülmüştür. Ayrıca çap artışına bağlı olarak hücrelerin morfolojisi gelişigüzel desenlerden de etkilenmiştir. Matrislerde kollajenin varlığı yüzeye yayılan hücre alanında artışa neden olmuştur. Tezin ikinci kısmı için, titanyum (Ti) implantların elektroeğirme ile üretilmiş polietilen oksit (PEO) nanofiberlerle kaplanmasına yönelik olarak optimizasyon çalışmaları yürütülmüştür. Üretilen fiberler SEM ile analiz edilerek uygun üretim koşulları belirlenmiştir. In-vitro koşullarda fiberlerin çözünmemelerini sağlamak amacıyla çeşitli çapraz bağlanma işlemleri gerçekleştirilmiştir. En uygun çapraz bağlama koşulu şişme deneyleri ve FTIR-ATR analizi ile belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda Ti yüzeyler, %10 PETA (pentaeritritol triakrilat) (w/w) içeren PEO fiberlerle kaplanmıştır. Kaplanmış yüzeyler 37ºC'de 8 günlük kuruma işlemi sonrasında ultraviyole ışık kaynağı ile muamele edilerek fiberlerin çapraz bağlanması sağlanmıştır. Ti yüzeyler olarak pürüzlendirilmiş (Ti-p) ve pürüzlendirilmemiş (Ti-y) implantlar kullanılmıştır. Kaplama öncesi ve sonrası Ti yüzeylerin karakterizasyonu SEM, AFM, pertometre ve su temas açısı ölçümü ile gerçekleştirilmiştir. Analiz sonrası Ti-y yüzeylerdeki fiberlerin çapı 184±48 nm, Ti-p yüzeyindekilerin çapı ise 175±50 nm olarak hesaplanmıştır. Kaplama sonrası yüzeyler daha hidrofilik hale gelmiştir. Fiberler Ti-p yüzeylere daha kararlı bir şekilde tutunmuşlardır. PEO kaplı Ti yüzeylerin hücresel tutunmaya olan etkisinin incelenmesi için MC3T3-E1 hücreleri ve S. epidermidis bakterileri ile durgun ortamda kültür çalışmaları yapılmıştır. Hücre canlılığı ve üremesi MTT ile takip edilmiş, hücre/bakteri tutunabilirliği SEM ile incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar neticesinde, PEO fiber kaplı Ti yüzeylerde yapışma önemli ölçüde azalmışken, kaplanmamış yüzeylerin hücre/bakteri üremesini desteklediği belirlenmiştir. Tüm bu sonuçlar ışığında, elektroeğirme yönteminin polimerik biyomalzemelerde nanotopografik desen oluşturulması ve metal implant kaynaklı enfeksiyon riskinin minimize edilmesi için ''etkin bir kaplama yöntemi'' olarak kullanılabileceği yorumu yapılmıştır.