Fibroin temelli 3D baskılı antimikrobiyal yara örtülerinin geliştirilmesi
Development of fibroin based 3D printed antimicrobial wound dressing
Yazar: AYŞE GÜLLÜ KIHRI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ESRA YÜCA YILMAZ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ SONGÜL ULAĞ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji ve Genetik  Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyomühendislik = Bioengineering ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Üç boyutlu (3D) biyobasım, doku mühendisliğinde kullanılan biyouyumlu ve 
biyobozunur polimerlerin, hasarlı doku ve organları taklit edebilecek şekilde 
katman katman basıldığı yöntemdir. Vücuttaki en büyük organ olan deri birçok 
işleve sahip olup, kendini yenileme yeteneği en yüksek organdır. Bununla birlikte 
travma ve yanıkların en çok meydana geldiği dokudur. Yaralı bölgeleri 
enfeksiyonlar meydana getirebilen patojenlerden korumak için uygun yara 
yönetimi gereklidir. Buna yönelik geliştirilen yara örtüleri, nem ve oksijen 
geçirgenliği olan fiziksel bariyer görevi görerek yaralı bölgeyi korur. Üretilen 3D 
yara örtülerinin biyouyumluluk ve üstün mekanik özelliklerinin yanısıra 
antimikrobiyal özelliklere sahip olması ve cilt dokusu hücre dışı matrisini (ECM) 
taklit etmesi hedeflenir. Bu tez kapsamında Gram-pozitif ve Gram-negatif 
bakterilere karşı etkili olan amoksisilin (AMX) içerikli 3D antimikrobiyal iskeleler 
yara örtüsü olarak kullanılmak üzere üretilmiştir. Üretilen yara örtülerinde üstün 
mekanik özelliği ve biyouyumluluğu nedeni ile ipek fibroin (SF) kullanılmıştır. SF, 
ipekböceği Bombyx mori kozasından elde edilen doğal polimerdir. SF 
biyouyumluluk, biyobozunurluk, iyi mekanik özellikler gibi avantajlara sahiptir. Pek çok farklı çalışmada ipek fibroininin çeşitli yaklaşımlar için uygulanabilirliği 
artırma, istenilen özellikleri ayarlayabilme ve geliştirme amaçlı farklı doğal ve 
sentetik polimerlerle karışımı kullanılmış ve ipek fibroin temelli kompozit 
hidrojeller geliştirilmiştir. Bu tez çalışmasında geliştirilen ipek fibroin temelli yara 
örtülerinde jelatin (Gel) ve Polivinil alkol (PVA) polimerleri kullanılmıştır. Gel 
biyouyumluluğu, biyobozunurluğu ve toksik olmaması nedeni ile yara örtüsü 
üretiminde tercih edilmektedir. PVA biyouyumluluk, biyobozunurluk, toksik 
olmama özelliklerinin yanısıra yüksek mekanik özelliklere sahip olması ile öne 
çıkmaktadır. Bu çalışmada SF izolasyonun ardından, Gel ve PVA ile desteklenerek, 
antimikrobiyal yara örtüsü geliştirmek üzere AMX katkılı SF/Gel/PVA kompozit 
3D iskelelerin basımı gerçekleştirilmiştir. Yara örtülerinin fiziksel, kimyasal, 
mekanik ve biyolojik karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
Three-dimensional (3D) bioprinting is a method used in tissue engineering where 
biocompatible and biodegradable polymers are printed layer by layer to mimic 
damaged tissues and organs. The skin, the largest organ in the body, has many 
functions and the highest regenerative capability. However, it is also the tissue most 
frequently subjected to trauma and burns. Proper wound management is essential 
to protect injured areas from pathogens that can cause infections. Wound dressings 
developed for this purpose act as physical barriers that allow moisture and oxygen 
permeability to protect the wounded area. The goal is for the produced 3D wound 
dressings to have biocompatibility, superior mechanical properties, antimicrobial 
features, and mimic the extracellular matrix (ECM) of skin tissue. In this thesis, 3D 
antimicrobial scaffolds containing amoxicillin (AMX), effective against Grampositive and Gram-negative bacteria, were fabricated to be used as wound 
dressings. Silk fibroin (SF) was used in the produced wound dressings due to its 
superior mechanical properties and biocompatibility. SF is a natural polymer 
obtained from the cocoon of the silkworm Bombyx mori. SF has advantages such 
as biocompatibility, biodegradability, and good mechanical properties. In many different studies, silk fibroin has been blended with various natural and synthetic 
polymers to enhance its applicability for different approaches, to adjust and 
improve the desired properties, and develop silk fibroin-based composite hydrogels 
have been developed. In this thesis, gelatin (Gel) and polyvinyl alcohol (PVA) 
polymers were used in the developed silk fibroin-based wound dressings. Gel is 
preferred in wound dressing production due to its biocompatibility, 
biodegradability, and non-toxicity. PVA stands out due to its biocompatibility, 
biodegradability, non-toxicity, and high mechanical properties. In this thesis, after 
SF isolation, composite 3D scaffolds of AMX-containing SF/Gel/PVA were printed 
to develop antimicrobial wound dressings. The physical, chemical, mechanical, and 
biological characterizations of the wound dressings were performed.