Gelişmiş özellikleri olan sinir kılavuzlarının 3B basımı
3D printing of nerve guides with enhanced properties
Yazar: SEVDE YILMAZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ AYDIN TAHMASEBIFAR
Sağlık Bilimleri Üniversitesi / Hamidiye Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Doku Mühendisliği Anabilim Dalı / Doku Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Doku mühendisliği = Tissue engineering ; Jelatin = Gelatin ; Periferik sinir hasarları = Peripheral nerve injuries ; Periferik sinirler = Peripheral nerves ; Polilaktik asit = Polylactic acid ; Sinir dokusu = Nerve tissue ; Sinir lifleri = Nerve fibers ; Yapay sinir ağları = Artificial neural networks ; İletkenlik = Conductivity

Özet:
Amaç: Bu yüksek lisans tez çalışmasında, periferik sinir yaralanmalarının tamiri
ve tedavisi için klasik cerrahi yöntemlere alternatif olabilecek, gelişmiş elektrokimyasal
mekanik özellikleri olan yapay sinir kılavuzu tasarımı ve üretimi hedeflenmiştir.
Gereç ve Yöntem: 3B yazıcı ile PLLA polimeri kullanılarak sinir tüpleri
basılmış, jelatin/PEDOT:PSS polimer karışımı kullanılarak elektroeğirme ile üretilen
fibröz membran PLLA tüpler üzerine sarılmıştır. Daha sonra in vitro hücre çalışmaları
yapılmıştır. Jelatin, hücre canlılığı için tercih edilmiştir. PEDOT:PSS, elektrik iletken
polimer olarak tercih edilmiştir.
Bulgular: 3B basım için optimum mekanik basınç 75 PSİ, termoplastik başlık
sıcaklığı 170°C, birincil tabaka baskı hızı 45 (mm/sn) ve ikinci tabakalar için 7 (mm/sn)
olarak belirlenmiştir. Elektroeğirme için ideal akış hızı 500 µl/h, tabla ile şırınga arası
uzaklık 10 cm ve voltaj 20-30 kV olarak seçilmiştir. PBS içinde bozunma testleri
sonucunda, 24 saatlik çapraz bağlamanın yeterli olmadığı, ancak 72 saat boyunca çapraz
bağlanan örneklerde 3 saat sonunda %1'den daha az bozunma olduğu görülmüştür. Sinir
tüplerinde en yüksek iletkenlik %40 jelatin ve %1 PEDOT:PSS ile oluşan yapıda
gözlemlenmiştir.
Sonuç: Fiberlerin homojen morfolojiye sahip olduğu görülmüş ve yapıda boncuk
oluşması gözlemlenmemiştir. Fiberlerin morfolojisi çapraz bağlanma işleminden sonra
düzgündür. 72 saatlik çapraz bağlama işlemi uygun bir bozunma yüzdesi sağlamıştır.
Sinir doku mühendisliğinde önemli olan iletkenliği sağlamak için PEDOT:PSS
polimerinin güçlü bir aday olduğu gösterilmiştir. İletkenliği arttırarak daha düşük
voltajlarda üretime imkan vermiştir. Hücre yayılımı ve canlılığını arttırmıştır, PEDOT:
PSS polimerinin %1 orana kadar toksik olmadığı böylece gösterilmiştir.

Abstract:
Aim: In this master's thesis, it is aimed to design and manufacture an artificial
nerve guide with advanced electrochemical mechanical properties, which can be an
alternative to classical surgical methods for the repair and treatment of peripheral nerve
injuries.
Materials and Methods: Nerve conduits were printed using PLLA polymer with
3D printer, the fibrous membrane produced by electrospinning using a gelatin/PEDOT:
PSS polymer mixture was wrapped on PLLA tubes. Later, in vitro cell studies were
conducted. Gelatin is preferred for cell viability. PEDOT:PSS polymer is preferred as an
electrically conductive polymer.
Results: The optimum mechanical pressure for 3D printing is 75 PSI,
thermoplastic head temperature 170°C, primary layer printing speed 45 (mm/sec) and
7(mm/sec) for second layers. For electrospinning of gelatin solutions, voltage of 30 kV
was chosen as 20 kV with the addition of PEDOT:PSS. As a result of the degradation
tests in PBS, there was less than 1% degradation after 3 hours in samples that were crosslinked for 72 hours. The highest conductivity was observed in the structure formed by
40% gelatin and 1% PEDOT:PSS.
Conclusion: Fibers had homogeneous morphology and no bead formation was
observed. The 72 hours of crosslinking provided a suitable percentage of degradation.
The PEDOT:PSS polymer has been shown to be a strong candidate to provide
conductivity. It has increased cell invasion and viability, thus demonstrating that the
PEDOT:PSS polymer is non-toxic up to 1%.