Mikrodalga-destekli kitosan/hidroksiapatit doku iskelesi üretimi ve İn-vitro kemik doku mühendisliği
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2012
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: MÜGE DAĞLI DURUKAN
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Sunulan tez çalışmasında, kemik doku rejenerasyonunu destekleyecek özelliklere sahip kitosan/hidroksiapatit süpergözenekli hidrojellerin üretimi için etkin bir yöntemin geliştirilmesi amaçlanmıştır.Tez kapsamında yapılan çalışmaların ilk aşamasında, doku iskelelerinin sentezi için mikrodalga ışıma ve gaz köpükleştirme tekniği bir araya getirilerek yeni bir yöntem geliştirilmiştir. Kitosan süpergözenekli hidrojeller (SPH) ve kitosan-hidroksiapatit (HA) süpergözenekli hidrojel kompozitler (SPCH) çapraz bağlayıcı ajan, glioksal ve köpükleştirici ajan, NaHCO3 kullanılarak sentezlenmiştir. HA'nın kompozit yapıya ve hücresel davranış üzerine etkilerini araştırmak amacıyla 45-80 µm çapında boncuk formdaki ve toz yapıdaki, iki tip HA partikülü kullanılmıştır. Mikrodalga ışıma ile sağlanan ani ısınma ile gaz köpükleşme artmaktadır. Aynı zamanda, NaHCO3'ün bozunması ile hızlanan pH artışı da daha iyi çapraz bağlanma sağlamaktadır. Böylece, içsel bağlantılı gözeneklere sahip ve iyi yapılanmış makrogözenekli hidrojel ve hidrojel kompozitler kolaylıkla ve hızlı bir şekilde (? 1 dk.) sentezlenmiştir.Karakterizasyon çalışmaları sonucunda, kitosan SPH'lere HA katılması ile sentezlenen SPCH'lerin, gözeneklerinin korunduğu ve gözenek dayanımlarının arttığı belirlenmiştir. Kapiler etkinin artışı ile daha fazla su absorplama kapasitesine sahip olan boncuk formda HA içeren SPCH'lerin, en yüksek denge şişme oranına sahip oldukları görülmüştür. Ayrıca, sentezlenen SPCH'lerin mekanik dayanımı, kitosan SPH'lere göre önemli derecede artmıştır. Sentezlenen tüm hidrojeller arasında en yüksek mekanik dayanıma sahip olan yapı kitosan-HA (boncuk) SPCH'lerdir ve elastik modül değeri 1.40 ± 0.06 N/mm2 olarak belirlenmiştir.Çalışmanın bir sonraki aşamasında, kitosan-bazlı doku iskelelerinin osteojenik aktiviteleri preosteoblastik MC3T3-E1 hücreleri kullanılarak, durgun koşullarda yürütülen hücre kültür çalışmaları ile incelenmiştir. Hücre canlılığı ve üremesi MTT (3-[4,5-dimetiltiazol-2-il]-2,5-difeniltetrazolyum bromür) analizi ile takip edilmiş, hücre morfolojileri SEM (taramalı elektron mikroskobu) ile görüntülenmiştir. Hücre farklılaşması, alkalen fosfataz (ALP) aktivitesinin ölçümü ile belirlenmiştir. Sonuçlar, kitosan-HA (boncuk) SPCH'lerin hücrelerin üremesini ve farklılaşmasını desteklediğini göstermiştir.Tez çalışmasının son aşamasında, kitosan-HA (boncuk) SPCH'lerinin MC3T3-E1 hücreleri üzerindeki etkisi karıştırmalı kap biyoreaktör kullanılarak incelenmiştir. Hücre üremesi yine MTT analizi ile belirlenmiş, hücrelerin doku iskelesi içerisindeki morfolojileri ise SEM ile incelenmiştir. Erken dönem farklılaşma, ALP aktivitesinin ölçümü ile ve doku iskeleleri üzerindeki hücre sayısı DNA analizi ile belirlenmiştir. RT-PCR (gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu) ile MC3T3-E1 hücrelerinin kollajen I, osteokalsin, ß-aktin ve ALP ekspresyon seviyeleri tespit edilmiştir. Sonuç olarak, dinamik koşulların hücre farklılaşmasını, durgun koşullara göre daha fazla arttırdığı anlaşılmıştır.Sonuçlar, gaz köpükleştirme yöntemi ve mikrodalga ışıma ile çapraz bağlanmanın bir araya getirildiği yeni SPH sentez yöntemi ile köpükleşmenin ve jelleşmenin daha hızlı ve etkin bir şekilde gerçekleştiğini göstermektedir. Ayrıca sentezlenen kitosan-HA (boncuk) SPCH'lerin kemik doku mühendisliği uygulamaları için uygun malzemeler olabileceği ve karıştırmalı kap biyoreaktörün hücre farklılaşması üzerinde olumlu etkisi olduğu ortaya konmuştur.