Bakteriyel selüloz tabanlı doku iskelesi kullanılarak in vitro yapay deri üretimi
Production of bacterial cellulose based artificial skin in vitro
Yazar: AYLİN BAŞARAN EROĞLU
Danışman: PROF. DR. GÖKHAN CORAL
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Bakteriyel selüloz (BS), Gluconacetobacter xylinum tarafından sentezlenen saf bir ekzopolisakkarit formudur. BS, saflığı, non-immünojenik olması, biyouyumluluğu, yüksek su tutma kapasitesi ve mükemmel mekanik özellikleri nedeniyle biyomedikal endüstrisi için ilgi çekici bir nanomateryaldir. Bu nedenle BS yapay kemik, kıkırdak, kan damarı ve deri yapmak amacıyla birçok biyomedikal araştırmada özellikle doku iskelesi olarak incelenmektedir.
Deri, epidermis ve dermis olmak üzere, iki katmandan oluşan 3 boyutlu (3-D) bir dokudur. Deri doku mühendisliğinde genellikle derinin ekstraselüler matriksinin (ECM) 3-D analogları doku iskelesi olarak kullanılır. BS, ECM'ye benzerliği ve biyouyumluluğu nedeniyle deri doku mühendisliğinde büyük öneme sahiptir. Ancak, BS'nin mikrometrik boyutta gözenekliliğinin olmaması ve sınırlı biyodegradasyon kapasitesi, doku iskelesi olarak uygulanmasını kısıtlamıştır. BS'nin 3-D mikrometrik porositesininin yüzey modifikasyon teknikleri ile sağlanması potansiyel doku mühendisliği uygulamaları için son derece önemlidir. Dondur-kurut, mikroporöz veya makroporöz BS doku iskeleleri (MBSD'ler) yapmak için kullanılan ex-situ yüzey modifikasyon tekniğidir. 
Tez çalışmasının amacı, BS'nin farklı konsantrasyonlardaki (%0,25, 0,50, 0,75) süspansiyonlarının dondur-kurut tekniği ile makroporositesini sağlayarak MBSD'leri oluşturmak ve insan keratinosit hücre hattı (KER-CT) ile insan fibroblast hücre hattı (BJ-5ta) için hücre canlılığı ve biyouyumluluk testlerini yaparak, geleneksel doku mühendisliği tekniklerine farklı, ucuz ve basit bir yaklaşım önermektir.
3- (4,5-dimetiltiyazol-2-il) -5- (3-karboksimetoksifenil) -2- (4-sülfofenil) -2H-tetrazolyum (MTS) testinin sonuçlarına göre, BS'nin tüm konsantrasyonları BJ-5ta ve KER-CT hücrelerinin canlılığını desteklemiştir. Bununla birlikte, en iyi hücre canlılığı değeri, BJ-5ta hücreleri için% 0,50 MBSD ve KER-CT hücreleri için% 0,75 MBSD ile gözlenmiştir. Işık Mikroskobu (IM) ve Alan Emisyonlu Taramalı Elektron Mikroskobu (FESEM) ile yapılan sitolojik gözlemler, BS'nin hücrelerin morfolojisi üzerinde herhangi bir olumsuz etkisinin olmadığını göstermiştir. Bu bulgular, MBSD'lerin deri doku mühendisliği uygulamalarında doku iskelesi olarak kullanılabilme potansiyeli olduğuna işaret etmektedir.
Anahtar Kelimeler: Bakteriyel selüloz, Doku iskelesi, Yapay deri, Fibroblast, Keratinosit.

Abstract:
Bacterial cellulose (BC) is a pure form of exopolysaccharides that synthesize from Gluconacetobacter xylinum. BC is an attractive nanomaterial for the biomedical industry because of its purity, non-immunogenicity, biocompatibility, high water holding capacity. So, BC has been investigated in many biomedical research, as an artificial bone, cartilage and skin.
Skin is a 3-dimensional (3-D) tissue that mainly consists of two layers, comprising the epidermis and dermis. Skin tissue engineering scaffolds are used commonly as 3-D analogs of the extracellular matrix (ECM) of the skin. BC has great importance in skin tissue engineering because of its resemblance to ECM. The lack of 3-D microporosity and limited biodegradation capacity has restricted its application as a scaffold. Controlled 3-D microporosity of BC is required for potential tissue engineering applications. Freeze-drying is an ex-situ surface modification technique for making microporous or macroporous BC scaffolds (MBCSs). This study proposed a new approach to the freeze-drying method for the arrangement of the pore size of MBCSs specifically for the human keratinocyte cell line (KER-CT) and human fibroblast cell line (BJ-5ta).
The aim of this study to investigate the different concentrations of MBCSs (0,25%, 0,50%, and 0,75%) via the freeze-drying method, to calibrate the most appropriate pore diameter for BJ-5ta and KER-CT cells for create artificial dermis and epidermis.
According to the results of the 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-5-(3-carboxymethoxyphenyl)-2-(4-sulfophenyl)-2H-tetrazolium (MTS) assay, all of the MBCSs supported the cell viability of BJ-5ta and KER-CT cells. The best cell viability value was observed with 0,50% MBCS for BJ-5ta cells and 0,75% MBCS for KER-CT cells. The cytological observations with Light Microscobe (LM) and Field Emission Scanning Electron Microscope (FESEM) indicated that BC did not have any negative effects on the morphology of the cells. These findings indicated MBCSs can be a good candidate for skin tissue engineering applications.

Keywords: Bacterial cellulose, Scaffold, Artificial skin, Fibroblast, Keratinocyte.