Rejeneratif ve rekonstrüktif tıp uygulamaları için deselülerize insan dermal hücre dışı matriksini içeren deri greftlerinin 3B baskı teknolojisi kullanılarak üretimi
Fabrication of skin grafts containing decellularized human dermal extracellular matrix using 3D printing technology for regenerative and reconstructive medicine applications
Yazar: SULTAN GÖLPEK
Danışman: PROF. DR. FADİME KIRAN ; DOÇ. DR. BİLLUR SEZGİN KIZILOK
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Deri = Skin ; Hücre dışı matrkisler = Extracellular matrix ; Üç boyutlu biyoyazıcılar = Three-dimensional bioprinter

Özet:
Tez çalışmasının amacı, 3 boyutlu (3B) biyo-baskılama teknolojisi kullanarak hücresizleştirme (deselülerize) işlemi sonucunda elde edilen insan derisi hücre dışı matriksini (HDM) içeren hibrit greftler üretmektir. Estetik cerrahi uygulamalarını içeren ameliyatlar neticesinde elde edilen ve aseptik koşullarda laboratuvara getirilen insan deri dokusunun dermis tabakası enzimatik reaksiyonlarla epidermisten ayrılmış ve dört farklı protokol kullanılarak hücrelerinden uzaklaştırılmıştır. Doğal dokuya kıyasla DNA miktarı azalan, doku bütünlüğünün bozulmasına imkan vermeyen ancak kollajen ve glukozaminoglikan oranı doğal doku ile benzer sonuçlar veren IV numaralı protokol ilerleyen aşamalarda kullanılmak üzere seçilmiştir. Karşılaştırmalı FTIR grafiği incelendiğinde ise doğal doku ve HDM'nin kimyasal bağ ve fonksiyonel grup içeriği açısından oldukça benzer olduğu tespit edilmiştir. 3B biyo-baskılama işleminde mürekkep olarak kullanılmak üzere enzimatik reaksiyonlar neticesinde elde edilen HDM esaslı hidrojel (%1), aljinat (%2) ve jelatin (%8) ile karıştırılmıştır. Mikro ekstrüzyon yöntemi kullanılarak 1.8 bar basıncı ve 6.5 mm/s hız ile atış yapılmış ve 5 katlı ızgara şeklinde baskılar (0.480 mm kalınlığında ve 3cmX3cm boyutlarında) elde edilmiştir. Elde edilen 3B hibrit greftin karakterizasyonu ise mekanik dayanıklılık, şişme, biyo-bozunurluk ve biyo-uyumluluk açısından değerlendirilmiştir. 3B hibrit grefti maksimum 4 kPa çekme dayanımı sergilerken 0.1 gerinim değeri ile %10 uzama sergilemiştir. Maksimum dayanım değeri ise 7 kPa olarak belirlenmiştir. Biyo-bozunurluk analizleri sonucunda 3B hibrit HDM greftinin yapısal bütünlüğünü koruduğu belirlenmiştir. Biyo-uyumluluk analizleri kapsamında ise insan keratinosit hücre hattı kullanılmıştır. 7 günlük inkübasyon neticesinde Live-Dead ile F-aktin-DAPI boyamaları gerçekleştirilmiştir. Lazer taramalı konfokal mikroskobunda gerçekleştirilen analizler neticesinde hücrelerin 7 gün süresince 3B hibrit greftin üzerinde canlı kalabildikleri ve normal morfolojilerine ulaşabildikleri gözlemlenmiştir.

Abstract:
The aim of the thesis is to produce hybrid grafts containing human skin extracellular matrix (ECM) obtained as a result of decellularization process using 3 dimentional (3D) bioprinting technology. The dermis layer of the human skin tissue obtained from aesthetic surgery operations and brought to the laboratory under aseptic conditions was separated from epidermis by enzymatic reactions and removed from its cells using four different protocols. The protocol number IV, which reduced the amount of DNA when compare to the natural tissue, not allow to the damaged tissue integrity but lead to the collagen and glucosaminoglycan ratios similar to natural tissue, was chosen for further studies. According to the comparative FTIR graph analysis, it was found that the natural tissue and ECM had similar chemical bond and functional group content. ECM-based hydrogel (1%) obtained as a result of enzymatic reactions was mixed with alginate (2%) and gelatin (8%) to be used as an ink for 3D bioprinting process. Using the micro-extrusion method, a shot was carried out of 1.8 bar and a speed of 6.5 mm/s, and 5-layer grid prints (0.480 mm thick and 3cmX3cm in size) were obtained. The characterization of 3D hybrid graft was evaluated in terms of mechanical strength, swelling, biodegradability and biocompatibility. The 3D hybrid graft exhibited a maximum tensile strength of 4 kPa, and an elongation of 10% with a strain value of 0.1. The maximum strength value was determined as 7 kPa. As a result of biodegradability analysis, it was determined that the 3D hybrid ECM graft preserved its structural integrity. Within the scope of biocompatibility analysis, human keratinocyte cell line was used. After 7 days of incubation, Live-Dead and F-actin-DAPI staining were performed. As a result of the analyses performed under the laser scanning confocal microscope, it was observed that the cells were able to survive on the 3D hybrid graft for 7 days and reach their normal morphology.