Manyeto-eğirme yöntemiyle kemik doku mühendisliği iskeleleri üretimi
Production of bone tissue engineering scaffoldsvia magneto-spinning
Yazar: CEM TÜRKAY
Danışman: DOÇ. DR. AYLİN ŞENDEMİR
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Teknolojiler Ana Bilim Dalı / İleri Biyomedikal Teknolojiler Sanayi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Bu çalışmada bir kemik doku mühendisliği ürünü olarak nitelendirilebilecek
BG (biyocam), PCL (polikaprolakton) ve MNP (manyetik nanopartikül) içerikli
doku iskelesi ile tümleşik BMSC (kemik iliği kök hücreleri) üzerine çalışılmıştır.
Bu kapsamda öncelikli işleve uyumlu olduğu literatürce tespit edilmiş
biyomalzemelerin sentezi tekrarlanabilir şekilde üretilmiş ve karakterizasyonları
tamamlanmıştır. Eş zamanlı olarak yüzeylerin karakterizasyonu ve hücre tutunma
görüntüleri taramalı elektron mikroskobu (SEM), malzemelerin içeriği Fourier
Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) ve X-Işını Fotoelektron
Spektroskopisi (XPS) yardımıyla karakterize edilmiştir. Boyut analizi için Zeta
Sizer'dan yararlanılmış ve literatür ile uyumu denetlenmiştir. Böylelikle
malzemenin hedeflenen işleve uygunluğu saptanarak fiber bazlı doku iskelesi
üretim yöntemleri üzerine odaklanılmıştır. İskele üretimi için elektroeğirme ve
manyeto-eğirme yöntemleri birlikte değerlendirilmiş, yine bu malzemelerden
türetilen fabrikasyon ürünler SEM ve Enerji Dağılım Spektroskopisi (EDS)
kullanılarak numune bölgesini oluşturan spesifik element unsurları saptanmıştır.
Böylelikle ihtiyaç ve doğal dokudaki formasyon gözetilerek hazırlanan çift katlı
doku iskelesi hazırlanmış ve hücre tutunması da gerçekleştirilerek yeni ve daha
işlevli bir doku iskelesi modeli ortaya konmuştur. Tümleşik iskelenin alt kısmında
(elektroeğrilmiş PCL+Biyocam+Oleik Asit) yüksek tutunma proliferasyon
gözlenirken, üst kısmında (Manyeto-eğrilmiş PCL+MNP) hizalanmış fiberler
üzerinde uzamsal morfoloji gösteren hücreler çeşitli yöntemlerle fotoğraflanmıştır.
Nihai çıktı olarak, iki farklı eğirme yöntemi ile elde edilmiş çift katlı iskele
viii
modelinin kemik doku mühendisliği türev ürünleri açısından ciddi potansiyel
taşıdığı tespit edilmiştir. Farklı hücre ve malzeme grupları ile eklemlenme
kabiliyeti olan bu model doku mühendisliği alanında disiplinler arası ve yeni
çalışmalara ışık tutabilecektir.

Abstract:
This study is based on BMSC (bone marrow stem cells) seeded tissue
engineering scaffolds containing BG (bioglass), PCL (polycaprolactone) and MNP
(magnetic nanoparticle), which can be described as final product. In this context,
the synthesis of biomaterials determined in the literature to be compatible with the
primary function was produced in a reproducible manner and their characterizations
were completed. Meanwhile, the characterization of the surfaces and cell adhesion
images were characterized by scanning electron microscopy (SEM), the content of
materials was characterized by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR)
and X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS). Zeta Sizer was used for size analysis
and its compliance with the literature was checked. Thus, the suitability of the
material for the targeted function was determined and the focus was on fiber-based
scaffold production methods. Electrospinning and magneto-spinning methods were
used together for the production of scaffolds and the fabricated products derived
from these materials were determined by using SEM and Energy Distribution
Spectroscopy (EDS) to determine the specific elements forming the sample. Thus,
a double-layered scaffold was prepared considering the need and the formation in
the natural tissue and a new and more functional scaffold model was presented by realizing cell adhesion. High adhesion and relatively high proliferation were
observed in the study in which control groups were preferred as pure
polycaprolactone (PCL) scaffold and polystyrene (PS) cell culture dishes. Cells
showing spatial morphology on aligned fibers in the upper part (Magneto-spun
PCL+MNP) were photographed by various methods, while high affinity
proliferation was observed in the lower part of the integrated scaffold (electrospun
PCL+Bioglass+Oleic Acid). As the final output, it has been determined that the
double-layer scaffold model obtained by two different spinning methods has a
significant potential for bone tissue engineering derivative products. This model,
which has the ability to articulate with different cell and material groups will shed
light on interdisciplinary novel studies in the field of tissue engineering.