Polikaprolaktonun elektrostatik eğirmesi ve RGD yüzey modifikasyonu ile periferik sinir iyileşme kanalları üretim ve karakterizasyonu
Production and characterization of nerve regeneration conduits by electrospinning of polycaprolactone and RGD surface modification
Yazar: ERDİNÇ POLAT
Danışman: PROF. DR. ERHAN BİŞKİN ; PROF. DR. DELING KONG
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Biyomühendislik = Bioengineering ; Nöroloji = Neurology
Dizin: Elektroeğirme yöntemi = Electrospinning method ; Periferik sinir sistemi hastalıkları = Peripheral nervous system diseases

Özet:
Periferik sinir yaralanmaları, trafik kazaları, spor yaralanmaları, doğumda oluşabilecek komplikasyonlar ve çatışmalardan kaynaklanan yaralanmalar gibi nedenlerle oluşabilen, klinikte en sık karşılaşılan sağlık problemleri arasındadır. Araştırmacılar, sinir fonksiyonlarının geri kazanımı için çeşitli yaklaşımlar geliştirmişlerdir. Bunlar içerisinde, uzun sinir kesilerinin iyileştirilmesi için uygulanan otolog sinir greftleri ''altın standart'' tedavi olarak kabul edilmektedir. Ancak bu yöntemin beraberinde getirdiği, greft materyalinin sınırlı olması, uygulanacağı doku ile arasında yapı ve ölçü uyuşmazlığı, donör alan morbiditesi ve çoklu cerrahi müdahalelere gereksinim duyulabilmesi gibi dezavantajları mevcuttur. Bu kısıtlamaların üstesinden gelmek amacıyla yapay sinir kanalları üzerine kapsamlı araştırmalar yapılmaktadır. Tez çalışmasında, elektrostatik eğirme yöntemi ile biyobozunur, biyouyumlu, uygun mekanik özelliklere sahip arjinin-glisin-aspartik asit (RGD) hücre tanıma sekansı ile kaplanmış poli(?-kaprolakton) (PCL)  sinir kanalları oluşturulmuştur. 2 mm iç çap ve 500 µm duvar kalınlığına sahip sinir kanalları, ortalama çapı 500-650 nm aralığında olan PCL fiberlerinden oluşmaktadır. Hazırlanan doku iskelelerinin yüzeyi, Nap-FFGRGD (hidrofobik bir naftalin grubu ve RGD sekansından oluşan molekül) molekülü kullanılarak, RGD sekansı ile fonksiyonlandırılmıştır. Oluşturulan kanalların morfolojileri taramalı elektron mikroskobu ile karakterize edilmiştir. Kanalların azami gerilme gücü ve elastikliğinin periferik sinirden daha fazla olduğu gözlenmiştir. Termal özellikleri ve biyobozunurluk oranı, büyük sinir kesili, şiddetli yaralanmaların tedavisinde uygun ortamın sağlanabileceğine işaret etmektedir. Değme açısı testi ile RGD?nin malzemenin hidrofilitesini arttırdığı kanıtlanmıştır. FITC-işaretli Nap-FFGRGD molekülüyle, yüzeylerin başarıyla RGD ile kaplanmış olduğu kanıtlanmıştır. Sinir kanallarının hücreler (L929) ile etkileşimi WST-1 analizi ve nekrotik hücrelerin oranını belirlemek, hücrelerin morfolojik analizini yapabilmek için kullanılan Hoechst/PI (ikili boyama solüsyonu) solüsyonu ile değerlendirilmiştir. RGD/PCL kanalların hücrelerin canlılığını sürdürebilmesi için çok daha elverişli olduğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler: Biyobozunur polimerler, PCL, Elektrostatik eğirme,
Nap-FFGRGD, RGD modifikasyonu, Sinir kanalı, L929 fibroblast hücreleri

Abstract:
Peripheral nerve injuries are among the most frequently occuring health problems which are the results of several unpleasent incidents including traffic accidents, sports injuries, complications at birth, and woundings that result from fights. Autologous nerve grafts are considered as ''gold standard'' for bridging peipheral nerve injuries with long gaps, but this method has inherent disadvantages, such as limited supply, potential mismatch of tissue structure and size, donor site morbidity and need for multiple surgeries. To overcome the limitations of autografts, intensive researches are being conducted investigating artificial nerve conduits. In this study, biocompatible nanofibrous poly(?-caprolactone) PCL nerve conduits with a 2 mm inner diameter and about 500 ?m wall thicknesses were prepared by electrospinning. PCL nerve conduits were composed of polymer nanofibers with average diameters in the range of 500 - 650 nm. These scaffolds were further treated with Nap-FFGRGD (a molecule containing RGD tripeptide and hydrophobic naphthalene groups) to form an RGD layer on PCL nanofibers. Morphology of the PCL conduits were characterized by scanning electron microscopy. The ultimate tensile strenght and elasticity of PCL conduits were higher than peripheral nerve?s. The thermal properties and in vitro biodegradibility rate of scaffolds indicated that the RGD/PCL conduits could provide appropriate conditions to recover severe nerve injuries. RGD peptides layer was visualized on surface of PCL fibers with coating FITC-labeled Nap-FFGRGD. The effects of nerve conduits on L929 cells were analyzed with WST-1 and also Hoechst/PI (double staining solution) assay for necrosis quantification and morphological examination of L929 fibroblasts.


Keywords: Biodegradable polymers, PCL, Electrospinning, Nap-FFGRGD, RGD 
modification, Nerve conduit, L929 fibroblast cells