Periodontal doku rejenerasyonu için ayva çekirdeği müsilajı/deselülerize kemik kaynaklı çift katlı biyoiskelelerin geliştirilmesi
Development of quince seed mucilage/decellularized bone-derived bi-layered bioscaffolds for periodontal tissue regeneration
Yazar: BURAK KARACA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ YAVUZ EMRE ARSLAN
Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Biyomalzemeler = Biomaterials ; Kemik dokusu = Bone tissue ; Kılavuzlu doku rejenerasyonu = Guided tissue regeneration ; Yumuşak doku = Soft tissue

Özet:
Periodontal hastalıklar oldukça yaygındır ve dünya nüfusunun %90'ını etkiler. Bu çalışmada hem sert hem de yumuşak doku ile ilişkili periodontal dokunun yenilikçi çift katmanlı biyoiskele (ÇKB) ile rejenerasyonu amaçlanmıştır. Ayva çekirdeği müsilajı (AÇM) ekstraksiyon işlemi ile elde edilmiştir. Kemik dokusu, ticari olarak kesilmiş sığırlardan temin edilmiştir. Kemik dokusunun deselülerizasyonu Triton X-100 kullanılarak yapılmıştır. Ana matriks bileşenleri ve Deoksiribo Nükleik Asit (DNA) miktarı, deselülerizasyon işleminden önce ve sonra belirlenmiştir. Bu amaçla, hidroksiprolin (HP), sülfatlanmış glikozaminoglikan (GAG) analizleri ve çift sarmallı DNA (dsDNA) içerik analizi gerçekleştirilmiştir.
Elde edilen biyoiskeleler fizikokimyasal olarak atenüe toplam reflektans Fourier dönüşümlü kızılötesi (ATR-FTIR) spektroskopisi, termogravimetrik analiz (TGA), Brunauer, Emmet ve Teller (BET) ve diferansiyel taramalı kalorimetrisi (DSC) ile karakterize edilmiştir. Biyoiskelelerin yüzey morfolojisi taramalı elektron mikroskopisi (SEM) ve enerji kırınımı X-ışını analizi (EDX) ile gözlemlenmiştir. Biyoiskelelerin ıslanabilirlik kapasitesi, şişme ve sıvı tutma testleri ile belirlenmiştir.
Ham ve hücresizleştirilmiş kemik dokularının dsDNA içeriği sırasıyla 101.31 ± 8.13 ve 51.79 ± 11.87 (ng/mg kuru ağırlık, n= 3) olarak ölçülmüş ve hücresizleştirme işlemi başarıyla gerçekleştirilmiştir. Biyoiskelelerin yüzey alanı 8,185 m²/g olarak belirlenmiştir. Yüzey analizleri, biyoiskelelerin in vitro çalışmalar için uygun yüzey morfolojisine sahip olduğunu göstermiştir. Biyoiskelelerin şişme oranı 67,46 ± 10,01 ve sıvı tutma kapasitesi 35,46 ± 0,75 μl olarak belirlenmiştir. Mekanik test ile ÇKB'nin çekme dayanımı belirlenmiştir. In vitro çalışmalarda; insan periodontal ligament fibroblast (iPDLF) hücreleri kullanılmıştır. Hücre canlılık seviyeleri 1. ve 3. gün olacak şekilde MTT (3-(4,5-dimetiltiazol-2yl)-2,5-difenil tetrazolyum bromür) testi ile belirlenmiştir. Hücrelerin biyoiskeleler üzerindeki davranışlarını tespit etmek amaçlı SEM ve histokimyasal analizler yapılmıştır.
Sonuç olarak, üretilen ÇKB'lerin doku mühendisliği ve rejeneratif tıp uygulamalarında yeni bir biyomateryal olarak kullanım potansiyelinin olabileceği düşünülmektedir.

Abstract:
Periodontal diseases are prevalent and affect 90% of the world's population. This study has aimed to regenerate the periodontal tissue, which is associated with both hard and soft tissue, with innovative bilayer bioscaffold. Mucilage of quince seed was obtained by the extraction process. Bone tissue was obtained from commercially slaughtered cattle. Decellularization of the bone tissue was performed using Triton X-100. The major matrix components and the amount of DNA were determined before and after the decellularization process. In this purpose, hydroxyproline, sulfated glycosaminoglycan (GAG) assays, and double-stranded DNA (dsDNA) content analysis were performed.
The obtained bioscaffolds were physicochemically characterized by attenuated total reflectance Fourier transform infrared (ATR-FTIR) spectroscopy, thermogravimetric analysis (TGA), Brunauer, Emmet and Teller (BET), and differential scanning calorimetry (DSC) tests. The surface morphology of the bioscaffolds was observed by scanning electron microscopy (SEM) and energy diffraction X-ray analysis (EDX). The wettability capacity of the bioscaffolds was determined by swelling and liquid retention tests.
The DNA content of raw and decellularized bone tissues was measured as 101.31 ± 8.13 and 51.79 ± 11.87 (ng/mg dry weight - n=3), respectively, and successfully purified from raw bone tissue cells. The surface area of the bioscaffolds was determined as 8,185 m²/g. The surface analyses were showed that bioscaffolds had suitable surface morphology for in vitro studies. The swelling rate was 67.46 ± 10.01, and the liquid holding capacity was 35.46 ± 0.75 μl. The tensile strength of bi-layered bioscaffold was evaluated with the mechanical test. Human periodontal ligament fibroblast cells were utilized in in vitro studies. Cell viability tests were determined in days 1 and 3 with the MTT test. In order to investigate the cell behaviors on the bioscaffolds scanning electron microscope and histochemical analyses were done.
As a result, it is thought that the produced bi-layered bioscaffolds may have the potential to be used as a novel biomaterial in tissue engineering and regenerative medicine applications.