Hibrit nanofiber membranların hazırlanması, karakterizasyonu ve hücre kültürü uygulamaları
Preparation and characterization of hybrid nanofiber membranes and their cell culture applications
Yazar: DUYGU YÜKSEL DENİZ
Danışman: DOÇ. DR. MEMET VEZİR KAHRAMAN ; PROF. DR. ATİLLA GÜNGÖR
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Organik Kimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Kimya = Chemistry ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Bu tez çalışması, UV ışınları kullanılarak çapraz bağlanmış 4-VBBA-HA (4- Vinil benzen boronik asit Hidroksiapatit) / PVA (poli(vinilalkol)) kompozit nanofiber doku iskelesi hazırlanmasına ve bu nanofiberlerdeki hücre kültürü uygulamalarına odaklanmıştır. Amacımız bu nanofiberler ile biyo uyumlu bir madde elde etmek yani başka bir deyişle hücrelerin büyüyebileceği bir iskele, bir ortam tasarlamak olmuştur. Bu tez çalışması iki aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada, HA literatüre göre sentezlenmiş ve 4-VBBA-HA elde etmek üzere 4-Vinil benzen boronik asit ile modifiye edilmiştir. PVA çözeltileri hazırlanarak farklı miktarlarda 4-VBBA-HA ilave edilmiştir. Eş zamanlı UV elektrospinning tekniği ile 4-VBBA-HA / PVA kompozit nanofiberler elde edilmiştir. Nanofiberlerin yapı ve morfolojisi kızılötesi Fourier spektroskopisi (FT-IR) tekniği ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Nanofiberlerin hücre uygulamaları ile uyumlu olması için, püskürtme yöntemi ile kollajen çözeltisi ile muamele edilmiştir.
İkinci aşama için; saç, tüy, yün ve tırnağın başlıca yapısal proteini olan keratin seçilerek nanofiber çözeltisine eklenmiştir. Keratin, protein yapılı, ucuz ve biyo uyumlu olduğundan, tekstil sektöründen doku mühendisliğine kadar farklı uygulama alanları bulmuştur. Çalışmamızda insan saçı kaynaklı keratin, hücre kültürü uygulamaları için elde edilen nanofiber doku iskelelerini desteklemektedir. Benzer şekilde aynı anda UV reaktif elektrospinning tekniği ile farklı miktarlarda keratin ihtiva eden 4-VBBA-HA / PVA karışımı ile nanofiber doku iskeleleri hazırlanmıştır. Nanofiberlerin yapı ve morfolojisi kızılötesi Fourier spektroskopisi (FT-IR) ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir.
Hücre kültürü uygulamaları için her iki hazırlanan seri de ECV 304, SAOS ve 3T3 hücreleri ile ekilmiştir. MTT testi yapıldı ve hücre canlılığı gözlendi. Hücrelerin varlığı ve nanofiber membranların morfolojik özellikleri SEM ile tekrardan incelenmiştir. Kollajen serisine ait MTT çalışmaları incelendiğinde yapıya katılan kollajenin hücre çoğalması için yardımcı olduğunu ve en etkili hücre büyümesinin SAOS hücre tipinde olduğunu göstermiştir. Keratin serisine ait MTT sonuçları incelendiğinde en uygun hücre büyümesinin ECV 304 hücre tipinde olduğu görülmüştür.

Abstract:
This thesis focused on preparing photo-crosslinked 4-VBBA-HA (4- Vinyl Benzene Boronic Acid- Hydroxy Apatite) / PVA (poly(vinylalcohol)) composite nanofiber scaffold and using the membrane for cell growth applications. With these nanofibers, our objective was to create a medium which was specifically designed to be a biocompatible material, in other words a scaffold, in which living cells could grow. The thesis consists of two phases. On the first phase, HA was synthesized according to literature and modified with 4-Vinylbenzene boronic acid to obtain 4-VBBA-HA. PVA solutions were prepared and 4-VBBA-HA was added in different amounts. By means of the simultaneous UV electrospinning technique 4-VBBA-HA/PVA composite nanofibers were obtained. The structure and the morphology of electrospun membranes were investigated by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) technique and Scanning Electron Microscopy (SEM).  For nanofibers to be compatible with cell culture they were treated with collagen solution by spraying method. 
For the second phase, keratin was chosen to be added inside the nanofibers for the reasons that it is the major structural fibrous proteins of hair, feathers, wool, and nail. Because keratin is protein based, cheap and biocompatible, it has found applications from tissue engineering to textile industry. Human hair as keratin supports the scaffolds for cell culture applications in this thesis. Similarly simultaneous UV-reactive electrospinning technique is used to fabricate nanofiber scaffolds with 4-VBBA-HA / PVA composite containing different amounts of keratin. The structure and the morphology of electrospun membranes were investigated by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and Scanning Electron Microscopy (SEM).
For the cell culture applications both series were seeded with ECV 304, SAOS and 3T3 cells on the electrospun fibrous scaffolds. MTT assay was performed and their cell viability was observed. For the presence of seeded cells and morphological analysis of the nanofiber membranes SEM analysis were conducted. MTT results for collagen containing nanofibers indicate that collagen had helped for the cells to grow and the most efficient cell grotwh and viability oberved on SAOS type cells. MTT results for the nanofibers that contain keratin showed that ECV 304 was the most suitable cell type for all the nanofibers.