3B baskı tekniği ile mikroiğneli yamaların üretimi
Fabrication of microneedle patch with 3D printing technique
Yazar: DİLRUBA BAYKARA
Danışman: DOÇ. DR. CEM BÜLENT ÜSTÜNDAĞ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: 3-D teknolojisi = 3-D technology ; Doku mühendisliği = Tissue engineering ; Kulak hastalıkları = Ear diseases ; Mikroiğneleme = Microneedle ; Perforasyon = Perforation

Özet:
Kulak zarı perforasyonları, orta kulak ile dış kulak arasında kalan ince dokuya sahip kulak zarında oluşan yırtık veya delik olarak tanımlanabilir. Hasar görmüş olan kulak zarı, enfeksiyonlara karşı savunmasız hale gelmekte ayrıca işitme kaybına neden olmaktadır. Akut kulak zarı perforasyonları cerrahi operasyon gerektirmeden kendiliğinden iyileşebilmektedir. Ancak, kronik kulak zarı perforasyonlarını tedavi etmek için bir yama ve cerrahi onarım gerekmektedir. Bu tez çalışmasının amacı doku mühendisliği yaklaşımı ile kulak zarı perforasyonlarının tedavisinde kullanılabilecek biyofonksiyonel bir kulak zarı yaması üretmektir. Bu kapsamda doğal kulak zarını yapısını taklit edebilen, uygun mekanik özelliklere sahip, mikroiğne içeren, biyouyumlu ve biyobozunur kulak zarı yaması, dijital ışık işleme (DLP) 3B baskı tekniği kullanılarak üretilmiştir. Esas iskele kısmı jelatin metakriloilden (GelMA) oluşan yamalara biyoişlevsellik kazandırmak amacıyla Elektrohidrodinamik Atomizasyon (EHDA) yöntemi kullanılarak gentamisin (GEN) yüklü polivinil alkol (PVA) nanopartikülleri (NP) ile kaplanmıştır. GelMA, PVA NP kaplı GelMA ve GEN@PVA NP kaplı GelMA yamaları kimyasal, morfolojik, mekanik ve şişme özellikleri açısından analiz edilmiştir. Ayrıca, yamaların antimikrobiyal özellikleri, ilaç salım davranışları ve biyouyumluluğu in vitro olarak karakterize edilmiştir. Morfolojik analizler üretilen GelMA yamalarının istenen geometride ve boyutta üretildiğini; ayrıca ilaç yüklü partiküller ile başarılı bir şekilde kaplandığını göstermiştir. Antimikrobiyal testler üretilen GEN@PVA NP kaplı GelMA yamalarının Staphylococcus aureus ve Escherichia coli'ye karşı antibakteriyel aktivitelere sahip olduğunu ortaya koymuştur. Ayrıca gerçekleştirilen hücre kültürü çalışmaları ile GelMA bazlı yamaların L929 fare fibroblast hücreleri üzerinde hiçbir sitotoksik etkiye sahip olmadığı doğrulanmıştır. Tüm bu sonuçlar değerlendirildiğinde, özel olarak tasarlanmış bu 3B baskılı GelMA yamalarının kulak zarı perforasyonlarının onarımında potansiyel bir tedavi yaklaşımı olabileceği görülmektedir.

Abstract:
Tympanic membrane  perforations can be defined as a tear or hole in the thin tissue eardrum between the middle ear and the outer ear. The damaged eardrum becomes vulnerable to infections and also causes hearing loss. Acute tympanic perforations can heal spontaneously without the need for surgery. However, a patch and surgical repair are required to treat chronic eardrum perforations. The aim of this thesis is to produce a biofunctional eardrum patch that can be used in the treatment of eardrum perforations with a tissue engineering approach. In this context, a biocompatible and biodegradable eardrum patch, which can mimic the structure of the natural eardrum, has appropriate mechanical properties, and contains microneedles, has been produced using digital light processing (DLP) 3D printing technique. The main scaffold part was coated with gentamicin (GEN) loaded polyvinyl alcohol (PVA) nanoparticles (NPs) using the Electrohydrodynamic Atomization (EHDA) method in order to give biofunctionality to the gelatin methacrylate (GelMA) patches. GelMA, PVA NP coated GelMA and GEN@PVA NP coated GelMA patches were analyzed for chemical, morphological, mechanical and swelling properties. In addition, the antimicrobial properties, drug release behavior and biocompatibility of the patches were characterized in vitro. Morphological analyzes showed that the GelMA patches produced were produced in the desired geometry and size; also showed successful coating with drug-laden particles. Antimicrobial tests revealed that the produced GEN@PVA NP-coated GelMA patches have antibacterial activities against Staphylococcus aureus and Escherichia coli. In addition, cell culture studies have confirmed that GelMA-based L929 has no cytotoxic effect on mouse fibroblast cells. When all these results are evaluated, it is seen that these specially designed 3D printed GelMA patches can be a potential treatment approach in the repair of tympanic perforations.