Grafen/GelMA/PCL sinir konduit benzeri yapılarda elektriksel stimülasyon altında temel hücre etkileşiminin incelenmesi
Investigation of basic cell interaction under electrical stimulation in Grafen/GelMA/PCL nerve conduit-like structures
Yazar: BERKAY KÖSE
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM VARGEL
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyomühendislik = Bioengineering ; Kimya = Chemistry
Dizin: Polikaprolakton = Polycaprolactone

Özet:
Periferik sinir yaralanmalarının sıklığı, yaralanmanın tipine ve yerine göre yaşam standartlarını etkileyen sonuçları, biyolojik greft materyalleri aracılığıyla geleneksel cerrahi tedavi yöntemleri ile karşılaşılan güçlükleri, periferik sinir doku mühendisliği yöntemleri ile mühendislik ürünü biyomateryallerin geliştirilmesine ve bu alanda çeşitli araştırmaların yapılmasında lokomotif rol oynamıştır. Periferik sinir yaralanmasının tipine göre değişmekle birlikte onarımdaki temel amaç bütünlüğü bozulmuş periferik sinir kılıfının bütünlüğünün sağlanmasıyla, rejenerasyon için gereken uygun mikroçevrenin doğala yakın şekilde sunulmasıyla akson uzamasının kontrollü bir şekilde devam ettirilmeye çalışılmasıdır. Bu amaçla geçmişten günümüze konduit ve konduit benzeri doku iskeleleri tasarlanarak, bu bütünlüğü sağlamaya yönelik içi boş veya kompozit yapıda farklı yeteneklerde, farklı özelliklerde doku mühendisliği ürünleri geliştirilmiştir ve geliştirilmeye devam edilmektedir. Bu tez çalışması, grafenin iletkenlik özelliğini ön plana çıkararak geliştirilen kompozit yapıdaki hidrojel konduit öncülü bir doku iskelesi üzerinde yoğunlaşmaktadır. İskele, iletkenlik özelliğinin kendi avantajlarına ek olarak, dışarıdan kapasitif yolla uygulanan elektriksel stimülasyonun nöronal hücre davranışları üzerindeki etkilerini incelemek amacıyla tasarlanmıştır. Bu plana göre üretilmiş indirgenmiş grafen oksit (rGO), jelatin metakrilat (GelMA) ve polikaprolaktondan (PCL) oluşan kompozit yapıdaki hidrojel malzemenin karakterizasyon analizi yapılmıştır. Kompozit yapıyı oluşturan materyallerin hücre ve hidrojel ile uyumu ayrı ayrı ve birlikte değerlendirilmiştir. Karakterizasyon işlemini takiben, bir kare dalga üreteci marifeti ile sağlanan elektriksel stimülasyonun uygulandığı ve uygulanmadığı gruplar birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Başta rGO içeren gruplar olmak üzere elektriksel stimülasyon verilen tüm gruplarda proliferasyon lehine sonuçlar alınmıştır. Ayrıca üretilen malzemelerin sitotoksik olmadığı ve biyouyumlu olduğu gözlemlenmiştir.

Abstract:
The frequency of peripheral nerve injuries, the consequences affecting living standards depending on the type and location of the injury, the difficulties encountered with traditional surgical treatment methods through biological graft materials, have played a leading role in the development of engineered biomaterials with peripheral nerve tissue engineering methods and the conduct of various research in this field. Although it varies depending on the type of peripheral nerve injury, the main purpose of repair is to ensure the integrity of the damaged peripheral nerve sheath and to try to continue axon growth in a controlled manner by providing the appropriate microenvironment required for regeneration in a close to natural way. For this purpose, conduit and conduit-like tissue scaffolds have been designed from past to present, and tissue engineering products with different capabilities and different features in hollow or composite structures have been developed and continue to be developed to ensure this integrity. This thesis study focuses on a hydrogel conduit-produced tissue scaffold with a composite structure developed by highlighting the conductivity feature of graphene. In addition to the advantages of its conductive properties, the scaffold was designed to examine the effects of externally capacitively applied electrical stimulation on neuronal cell behavior. Characterization analysis of the composite structured hydrogel material consisting of reduced graphene oxide (rGO), gelatin methacrylate (GelMA) and polycaprolactone (PCL) produced according to this plan was performed. The compatibility of the materials forming the composite structure with the cell and hydrogel was evaluated both separately and all together. Following the characterization process, the groups in which electrical stimulation was applied by a square wave generator and those in which it was not applied were compared with each other. Results with better proliferation were obtained in all groups that received electrical stimulation, especially in groups containing rGO. Moreover, it has been observed that the produced materials are non-cytotoxic and biocompatible.