Nanofiber esaslı biyobozunur polimerik doku iskelesi üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of biodegradable polymeric nanofiber-based tissue scaffolds
Yazar: NİLAY CAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MEHMET SABRİ ERSOY
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Tekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Tekstil ve Tekstil Mühendisliği = Textile and Textile Engineering

Özet:
Doku mühendisliği; herhangi bir nedenle yapısı bozulmuş biyolojik dokuları yeniden eski haline getirme, yapısal ve fonksiyonel özelliklerini onarmayı hedefleyen çok disiplinli bir yaklaşımdır. Doku mühendisliğinin günümüzde oldukça hızlı ilerleme kaydetmesinin başlıca nedenleri, kadavradan canlı doku sağlanamaması ve hayvansal dokuların ise insanlar tarafından reddedilmesidir. Doku mühendisliği uygulamalarının; donör azlığı, hastalık bulaştırma riski ve immün yanıta neden olma gibi problemleri ortadan kaldıracağı düşünülmektedir. Doku mühendisliği uygulamalarının, ticari olarak da hızla gelişmekte olduğunu ifade etmek gereklidir. ABD' de doku mühendisliği ve rejeneratif tıp için pazar 2009 yılında 6,9 milyar dolar büyümüştür. Bu pazarın 2018 yılında yaklaşık 32 milyar dolar daha artacağı tahmin edilmektedir. Doku mühendisliği uygulamalarında kullanılan ürünlerin potansiyel pazarı; sinir sistemi tedavileri, dejeneratif ya da travmaya neden olan ortopedik,  kardiyovasküler, diyabet uygulamaları ve hatta diş ya da oftalmolojik (göz ile ilgili) sorunların çözümünde kullanılan dokuları da içeren geniş bir aralığı kapsamaktadır.
Bu tez çalışmasında, elektroçekim işlemi ile farklı molekül ağırlıklarına sahip Poli(D,L-Laktid-ko-glikolid) biyobozunur polimer kullanılarak nanolif ve mikrolif yapılı doku iskeleleri üretilmiştir. Üretilen matların mekanik dayanımları çekme testi uygulanarak belirlenmiş, doku mühendisliği uygulamalarında kullanılabilirliği tartışılmıştır. Matların 380,7 kPa' a kadar kopma gerilmesi gösterdiği belirlenmiştir. Üretilen yüzeylerin morfolojik özellikleri SEM analizleri yardımıyla belirlenmiştir. Düşük moleküler ağırlığa sahip PLGA' dan elde edilen numunelerde 188 nm – 668 nm aralığında lif çapları görülmüştür. Yüksek moleküler ağırlığa sahip PLGA' dan elde edilen numunelerde ise 0,8 μm – 6 μm aralığında lif çapları tespit edilmiştir. FT-IR analizleri üretilen doku iskelelerinin tümünün karakteristik saf PLGA polimerinin piklerini gösterdiğini ortaya koymuştur. Temas açısı ölçümleri numunelerin hidrofob yapıda olduğunu göstermiştir. Hücre ekimi çalışmalarında, mezenkimal kök hücre kültürleri kullanılmıştır. Elde edilen matların toksik etkisinin olmadığı ve bu matların bazı hücre yapıştırıcı malzemeler kullanılarak hücre çoğalması için uygun bir doku iskelesi haline getirilebileceği sonucuna varılmıştır.

Anahtar Kelimeler: Doku iskelesi, elektroçekim, biyouyumlu ve biyobozunur polimer, PLGA, mezenkimal kök hücre

Abstract:
Tissue engineering is a multi-disciplinary approach that aims to restructure biological tissues, which is degraded for any reason, and to repair structural and functional properties of them.   The main reasons of quite rapid development of the tissue engineering nowadays are unavailability of living tissue from cadavers and rejection of animal tissue by the people. It is thought that tissue engineering applications will eliminate problems such as donor shortage, the risk of infecting disease and causing immune response. It is necessary to express that tissue engineering applications are also commercially developing rapidly. The market for tissue engineering and regenerative medicine grown $6.9 billion in 2009 in U.S.A.  Potential market for products used in tissue engineering applications cover a wide range, which involves treatment of nervous system, degenerative or causing trauma or orthopedic, cardiovascular, diabetes applications and even the tissues  used  in the solution of dental or ophthalmologic (eye-related) problems.   
In this study, nanofiber and microfiber structured tissue scaffolds were manufactured via electrospinning process using different molecular weight poly (D, L-lactide-co-glycolide) biodegradable polymer. Mechanical strength of produced mats were determined by tensile testing, and the usability in tissue engineering applications were discussed. It was determined that mats show the yield stress up to 380.7 kPa. The morphological characteristics of the produced surfaces were determined by means of SEM analysis. In the range of 188 nm – 668 nm fiber diameters were observed in the samples obtained from low molecular weight PLGA.  A range of 0,8 μm – 6 μm fiber diameters were determined in case of high molecular weight PLGA. FT-IR analysis revealed that all of the the produced tissue scaffolds showed characteristic peaks of pure PLGA polymer. The contact angle measurements showed the hydrophobic structure of the samples. Mesenchymal stem cell cultures were used in cell cultivation trials. It is concluded that the resulting mats have not any of toxic effect, and these mats can be formed into a suitable tissue scaffold for cell growth using certain cell adhesive materials. 

Key words: Tissue scaffold, electrospinning, biocompatible and biodegradable polymer, PLGA, mesenchymal stem cells