Poli(L-laktat/-kaprolakton)-polietilenglikol terpolimerinin sentezi/karakterizasyonu ve bunlardan hazırlanan gözenekli matrislerin sert doku onarımında doku mühendisliği kavramıyla kullanılabilirliklerinin araştırılması
Synthesis/characterization of poly(L-lactide/-caprolactone)-polyethyleneglycol terpolymers and investigation of applicability of porous scaffolds made of these polymers within tissue engineering concept
Yazar: SİNAN EĞRİ
Danışman: PROF. DR. ERHAN BİŞKİN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Doku mühendisliği = Tissue engineering

Özet:
Çalışmanın ilk bölümünde bir seri kopolimer sentezi gerçekleştirilmiş ve karakterize (1H-NMR, DSC, temas açısı) edilmiş, kopolimerizasyon konfirme edilmiştir. Bu kopolimerlerden kriyojel tekniği kullanılarak doku iskelesi (skafold) olarak kullanılacak gözenekli matrisler hazırlanmış ve karakterizasyonu (SEM, gravimetrik tartım) yapılmıştır. Yapının yüksek oranda gözenekliliğe sahip olduğu ve yüksek miktarlarda su içerdiği saptanmıştır. Seçilen gözenekli matrisler in vivo biyouyumluluk testi için 4 farklı modelde sıçanlara implante edilmiştir. 6 aylık çalışmanın sonunda hayvanlar sakrifiye edilerek doku örnekleri çıkarılmış, bu örnekler doku cevabı yönünden histolojik ve histomorfometrik yöntemler, istatiksel analiz yardımı ile değerlendirilmiştir. Elde edilen histolojik bulgular sonucunda hazırlanan biyobozunur doku iskelelerinin biyouyumlu oldukları ve implante edildikleri bölgelerdeki çevre dokular ile iyi entegre oldukları gözlenmiştir. Doku iskeleleri üzerinde bağ dokusu hücrelerinin yanı sıra kan damarları ve yeni dokuların oluşumu gözlenmiştir.Çalışmanın ikinci bölümünde ise bir seri kopolimer sentezlenmiş ve karakterizasyonu (1H-NMR, DSC ) gerçekleştirilmiştir. Bu kopolimerler içinden seçilen bir tanesi ile kriyojel tekniği kullanılarak gözenekli matrisler hazırlanmıştır. Ayrıca bu yöntem yanında tuz parçacıkları ekstraksiyonu yöntemi de birlikte kullanılarak elde edilen gözenekli matrislerin gözenek boylarının büyütülmesinde başarılı sonuç alınmıştır. Bu bölümde elde edilen matrislerin karakterizasyonu (SEM ve mekanik test) yapılarak seçilen gözenekli matrisler kritik boyda kraniyal defektlerde kemik onarım malzemesi olarak in vivo test edilmiştir. Bu çalışmada kranial kemikte defekt oluşturulmuş ve bu defektlere matrisler, mezenkimal kök hücreler ya da matrisler + kök hücreler şeklinde implante edilmiştir. Çalışma 6 ay boyunca yürütülmüş ve 1, 3 ve 6. aylarda örnekler alınarak istatistik ve histolojik yöntemlerle incelenmiştir, 6 aylık örnekler µCT ile yeni kemik oluşum açısından incelenmiş defekt alanı içerisinde yeni kemik dokusu oluştuğu belirlenmiştir. Histolojik değerlendirmelerin sonucunda yeni kemik oluşumunun periferden merkeze doğru yönlendiği, yüksek oranda yeni damar oluştuğu ve doku cevabının minimal seviyede olduğu gözlenmiştir.

Abstract:
The aim of the work is synthesis and characterization of biodegradable PLA/PCL/PEG copolymers, preparation and characterization of porous scaffolds from these copolymers and investigation of applicability of these scaffolds in tissue engineering applications.In the first part of the work, a series of copolymers have been synthesized and characterized (1H-NMR, DSC, contact angle) and successful copolymerization has been confirmed. Porous scaffolds has been prepared and characterized (SEM, gravimetric measurement) from these copolymers by using the cryogel technique. It has been confirmed that the structure is highly porous and has very high water content. Selected cryostructures has been tested for in vivo biocompatibility with 4 different animal models and implanted to 4 different tissues on rats. After 6 months of animal trial, rats have been sacrificed and then the tissue specimens were taken out to be evaluated with histological, histomorphometric and statistical analysis. According to the evaluations, it has been observed that the biodegradable scaffolds were biocompatible and they integrate with the surrounding tissues they are implanted in.In the second part of the work, a series of copolymers have been synthesized and characterized (1H-NMR, DSC). One of these has been selected amongst others and porous scaffolds have been prepared by cryogel technique combined with salt particulate leaching technique in order to obtain scaffolds with larger pore size. The scaffolds have been characterized (SEM, mechanical test) and the larger pore size has been confirmed. Selected scaffolds have been implanted into critical size cranial defects and tested in vivo to be used as a repair material for bone. In this in vivo study, scaffolds have been implanted in the defects as scaffold only and scaffold + stem cells. The animal study has been conducted for 6 months and specimens taken out at time points 1, 3 and 6 months have been analyzed by histological and statistical methods. Specimens of 6th month have been evaluated with µCT and bone formation within the defect volume has been confirmed quantitatively. Histological evaluations confirmed the bone formation from periphery to the center, formation of new capillaries and minimal tissue response.