Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Biyomühendislik A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2019
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: MERVE GÜLTEKİNOĞLU BAYRAM
Danışman: Kezban Ulubayram
Özet:
Poli(poliol) sebakat (PPS) bazlı polimerler değiştirilebilir mekanik özellikleri, biyobozunur ve biyouyumlu olmaları nedeniyle biyomedikal ve doku mühendisliği uygulamalarında umut vaat eden polimerlerdir. Ancak sentez koşullarının zorluğu, sentez süresinin uzun olması ve üretim koşullarındaki zorluklar PPS elastomerlerin yaygın kullanımını kısıtlamaktadır. Bu tez çalışmasında PPS bazlı polimerlerin sentezindeki zorlukların mikrodalga polimerizasyonu ile aşılması, PPS elastomerlerine poli(etilen glikol) (PEG) katılarak fiber üretim koşullarının iyileştirilmesi ve doku iskelesi olarak kullanımı hedeflenmiştir.
Bu amaçla tez çalışmasının ilk bölümünde poli(gliserol) sebakat (PGS), poli(ksilitol) sebakat (PXS), poli(gliserol)sebakat-ko-poli(etilen glikol) (PGS-ko-PEG) ve poli(ksilitol)sebakat-ko-poli(etilen glikol) (PXS-ko-PEG) polimerleri mikrodalga polimerizasyonu ile yaklaşık 4 dakikada sentezlenmiştir. Termal çapraz bağlanma reaksiyonları düşük basınç ve yüksek sıcaklıkta gerçekleşmiştir. Ksilitol içeren PXS ve PXS-ko-PEG polimerlerinde serbest hidroksil gruplarına bağlı olarak çapraz bağlanma süresinin uzadığı tespit edilmiştir. PEG’in poli(poliol) sebakat polimerlerine katılması ile elastik modülüs değerleri 1.20±0.01 MPa’dan, 0.060±0.004 MPa’a azalırken, kopma noktasındaki % uzamanın ~%99’dan ~%160’a arttığı görülmüştür. Polimerlerin termal özellikleri incelendiğinde camsı geçiş sıcaklıklarının -28.53 ve -35.48 ºC aralığında olduğu ve vücut sıcaklığında elastik davranış sergilediği görülmüştür. Aynı zamanda % kütle kaybının 21 günde % 4.4’den 9.3’e arttığı gözlenmiştir. PEG’in polimer yapısında su tutma kapasitesini arttırarak hidrolitik bozunma hızını artırdığı sonucuna varılmıştır. Sentezlenen polimerlerin L929 fibroblast hücrelerinde toksik etki göstermediği tespit edilmiştir.
Tezin ikinci bölümünde sentezlenen PPS polimerlerinden elektrohidrodinamik (EHD) taşınabilir tabanca ve basınçlı jirasyon teknikleri kullanılarak fiber üretimi gerçekleştirilmiştir. EHD sistemi ile jirasyon tekniğine göre daha düşük çaplı (~ 1 μm) fiberler elde edilirken, polimer çözeltisinin iletkenliği ve yüzey gerilimine bağlı olarak uygulanan elektrik alan artış göstermiştir. Yapıya PEG’in katılması ile PXS-ko-PEG ve PGS-ko-PEG polimer çözeltilerinin iletkenlik değerlerinde yaklaşık 3.5 kat artış gözlenmiştir. İletkenlik değerlerindeki bu artış, şırınga jet oluşumundaki mesafeyi kısaltırken, toplayıcıdaki fiber alanın artmasına neden olmuştur. EHD ile üretilen PPS fiberlerin hücre tutunması ve proliferayonunu desteklediği belirlenmiştir. Özellikle PXS-ko-PEG fiberlerin 7 gün sonra hücre canlılığı diğerlerine göre anlamlı derecede artış göstermiştir.
Basınçlı jirasyon tekniği ile üretilen fiber çapları (~ 10 μm) EHD sistemi ile üretilen fiberlere kıyasla artış göstermektedir. Jiro-eğrilmiş fiber üretiminde dönüş hızı, basınç, çözelti konsantrasyonu ve viskozitesinin fiber oluşumunu doğrudan etkilediği belirlenmiştir. Ayrıca jiro-eğrilmiş fiberlerin artan çaplarının, yığın yapıda oluşan poroziteyi arttırdığı ve hücrelerin üç boyutlu yapı içerisinde yayılarak çoğalmasına imkân vermiş olduğu belirlenmiştir. Üç-boyutlu jiro-eğrilmiş fiber yüzeyine fibroblast hücrelerin tutunduğu ve yayıldığı mikroskobik incelemelerle belirlenmiştir.
Tezin son bölümünde jelatin metakrilat (Gel-M) hidrojeli sentezlenerek, farklı derişimlerde hazırlanan hidrojelin su tutma kapasitesi, degradasyon ve viskoelastik özellikleri belirlenmiştir. Elastomerik PPS fiber yapıları, sentezlenen jelatin metakrilat (Gel-M) jeline entegre edilerek, UV kürleme ile hibrit doku iskeleleri elde edilmiştir. Fiberlerle güçlendirilmiş hibrit doku iskelelerinin fibroblast ve keratinosit hücrelerin ko-kültürlerini desteklediği, hücre canlılıklarını ve proliferasyonunu artırdığı gözlenmiştir. Sonuç olarak geliştirilen hibrid doku iskelelerinin dermal doku mühendisliğinde kullanım potansiyellerinin yüksek olduğu sonucuna varılmıştır.