Alıç ve mürver bitkilerinin özlerinin kas-iskelet doku mühendisliğinde doku iskelesi yapısında kullanımı ve karakterizasyonları
Development and characterization of hawthorn and elderberry extract based scaffolds in musculoskeletal tissue engineering
Yazar: GİZEM BAYSAN
Danışman: PROF. DR. HASAN HAVITÇIOĞLU
Dokuz Eylül Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyomekanik  Ana Bilim Dalı / Biyomekanik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering ; Ortopedi ve Travmatoloji = Orthopedics and Traumatology
Dizin: Doku mühendisliği = Tissue engineering ; Kök hücreler = Stem cells

Özet:
Bitki özleri antik çağlardan bu yana birçok hastalığın tedavisi amacıyla kullanılmaktadır. Bu sebeple son yıllarda artış gösteren doğal malzemelere olan ilgi, doku mühendisliği üzerine çalışan araştırmacıları da doğal biyomalzemelerden yararlanmaya itmiştir. Ortopedi ve Travmatoloji alanındaki hastalıkların çoğu kemik ve kıkırdak rahatsızlıkları ile ilgilidir. Biz de planlamış olduğumuz çalışmada, doğal biyomalzemeler ile alıç ve mürver çiçeği özlerinden yararlanarak bu rahatsızlıklara alternatif oluşturabilecek doku iskeleleri üretimi amaçladık.

İlk aşamada kemik iliği kökenli mezenkimal kök hücrelerin karakterizasyonları yapılmasının ardından; alıç ve mürver çiçeği özlerinin doz ayarlaması yapılarak kondrosit, osteoblast ve adiposit hücrelerine farklılaşması incelenmiştir. İkinci aşamada ise doz ayarlaması yapılan optimal orandaki bitki özlerinin doku iskelesi üretiminde farklı kompozit hidrojel yapıdaki doku iskelelerinin içerisine entegrasyonu sağlanmıştır. Üretilmiş olan iskelelerin kimyasal kompozisyonu (FTIR), genel morfolojik özellikleri (SEM) ve mekanik özellikleri (basma testi) araştırılmıştır. Ayrıca, malzemenin şişme oranı ve degradasyon analizleri de gerçekleştirilmiştir. Malzeme karakterizasyonları tamamlandıktan sonra ise sterilize edilen iskelelerin biyouyumluluk  analizleri  canlılık,  proliferasyon,  ALP  aktivitesi  ve  GAG miktarı ölçülerek tamamlanmıştır. Bunlara ek olarak histolojik ve immünohistokimyasal açıdan kemik ve kıkırdak dokusuna benzerlikleri incelenmiştir. Elde edilen veriler ANOVA yardımıyla istatistiksel olarak değerlendirilmiştir.

Abstract:
Since the ancient ages, plant extracts have been used for the treatment of various diseases. Due to this, researchers in the field of tissue engineering developed an increasing interest in natural materials for biomedical usage. Most of the diseases in the field of Orthopedics and Traumatology are related to bone and cartilage disorders. In this study, we aimed to produce scaffolds that can be an alternative to these diseases by using natural biomaterials and extracts of hawthorn and elderflower.

First of all, the optimal dosage was investigated and after required characterizations of bone marrow-derived mesenchymal stem cells; the differentiation capacities of hawthorn and elderberry extracts into chondrocyte, osteoblast, and adipocyte cells were investigated. Secondly, hawthorn and elderberry extracts with optimal doses were integrated into several composite hydrogel scaffolds. The chemical composition (FTIR), general morphology (SEM), and mechanical properties (compression test) of composite scaffolds were investigated in addition to the swelling ratio and degradation analysis. When the material characterizations were completed, the biocompatibility analysis of the sterilized scaffolds was investigated by viability, proliferation, ALP activity, and GAG amount. In addition, their histological and immunohistochemical similarities to bone and cartilage tissue were also examined. The obtained data were statistically evaluated with the help of ANOVA.