3b biyobaskılama ile doku iskelelerinin geliştirilmesi: iskelet kası doku mühendisliğine yönelik uygulamalar
3d bioprinting in tissue engineering: Applications for skeletal muscle tissue engineering
Yazar: FAHRİYE ŞEYDA GÖKYER
Danışman: DOÇ. DR. AYŞE KARAKEÇİLİ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Kas-iskelet sistemi = Musculoskelatal system ; Polimer malzemeler = Polymer materials ; Tıbbi malzemeler = Medical supplies

Özet:
İskelet kası dokusu bir hasar sonrası kendini yenileme potansiyeline sahip olmasına karşın, büyük hacimli kas kayıplarında bu potansiyel sınırlı kalmaktadır. Kas rejenerasyonunu sağlayan etkin bir ilaç tedavisi bulunmadığından ve kullanılabilecek otolog kas fleplerinin miktarı yetersiz olduğundan, büyük hacimli kas kaybı yaşanan vakaların tedavisinde fonksiyonel doku eşleniklerine ihtiyaç duyulmaktadır. Doku mühendisliği, bu eşleniklerin üretiminde önemli bir alternatif yöntemdir. Yöntemde kullanılan en önemli yaklaşımlardan biri, geliştirilecek dokunun üç boyutlu (3B) yapısının taklit edilmesidir. 3B baskılama, doku mühendisliği yöntemiyle iskelet kası dokusu üretiminde, dokunun paralel yönlenmiş fiberlerden oluşan yapısının taklit edilmesi için kullanılabilecek bir teknolojidir. 
3B baskılama ile iskelet kası gibi yumuşak ve elastik dokuların üretiminde karşılaşılan en önemli zorluklardan biri, kullanılabilecek biyomalzeme seçeneklerinin kısıtlı olmasıdır. Bu tez çalışması kapsamında, yapısal ve fizyolojik olarak kas mikroçevresinin taklit edilmesi amacıyla özgün sentetik biyomalzemelerin geliştirilmesi ve bunların 3B biyoyazıcıda kullanımı ile iskelet kası dokusu üretimi amaçlanmıştır. Çalışmada, (1) özgün, biyouyumlu ve biyobozunur elastomerik poliüretan ve poliüretan-üre sentezlenmesi ve karakterizasyonu, (2) in vitro ortamda kas hücrelerinin 3B baskılanmış doku iskelesi yapısına tutunma, çoğalma ve yönlenmelerinin gösterilmesi, (3) in vivo ortamda otolog hücre ekilmiş doku iskelelerinin implant edildikleri defekt bölgesinde kas rejenerasyonuna etkisinin araştırılmasına odaklanılmıştır. Elde edilen sonuçlar, geliştirilen 3B doku iskelelerinin in vitro ve in vivo ortamda iskelet kası doku mühendisliğinde kullanıma yönelik önemli potansiyelini ortaya koymuştur. Doku iskeleleri üzerinde çoğalan ve yönlenen kas hücreleri, kas defekti bölgesinde yeni miyoblast oluşumuna katkı sunmuştur.

Abstract:
Skeletal muscle tissue has self-renewal potential after trauma and loss of structural integrity. However, this potential remains limited in the case of volumetric muscle loss. Since there is no effective drug treatment for skeletal muscle regeneration and autologous muscle flaps are insufficient in quantity; functional skeletal muscle substitutes are needed in the treatment of volumetric of muscle loss. Tissue engineering is a promising approach for the development of these functional substitutes. One of the most important approaches in this principle is to mimic the 3D extracellular matrix structure of the tissue to be developed. 3D printing represents an important advancement to produce engineered functional muscle substitutes with the potential to recapitulate the complex structural organization of skeletal muscle. 
In skeletal muscle tissue engineering applications, one of the most important challenges is the availability of suitable elastic, biodegradable and durable materials for scaffold production. The purpose of this thesis study is to develop scaffolds that can structurally and physiologically mimic the skeletal muscle tissue microenvironment by the use of 3D printing technology. In this thesis we focus on, (1) synthesis and characterization of novel, biocompatible and biodegradable, elastomeric polyurethane and polyurethaneurea polymers, (2) demonstrating the the adhesion, proliferation and alignment of muscle cells on 3D printed scaffolds produced using these polymers, and (3) the investigation of the effect of autologous cell-laden scaffolds on the regeneration of muscle defects on a rat tibialis anterior defect model. The results obtained in this study revealed the significant potential of the developed 3D scaffolds for use as skeletal muscle substitutes both in vitro and in vivo. The muscle cells that proliferate and align on the 3D scaffolds have contributed to the formation of new myoblasts in the muscle defect region.