İnsan deri mikrobiyotası kaynaklı biyotikleri ve dermal hücre dışı matriksini içeren yeni nesil deri doku mühendisliği ürünlerinin geliştirilmesi
Development of next-generation skin tissue engineering products containing human skin microbiota-derived biotics and dermal extracellular matrix
Yazar: İLKNUR AĞUN
Danışman: PROF. DR. FADİME KIRAN
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Bu tez çalışması, yara iyileşmesine yönelik yeni nesil deri doku mühendisliği ürünlerinin
üretimini ve karakterizasyonunu amaçlamaktadır. Bu kapsamda; aljinat (% 1), insan 
derisi kaynaklı deselülerize hücre dışı matriks (% 2) ve mikrobiyota kaynaklı 
postbiyotikleri (30 mg/mL) içeren spreylenebilir hibrit hidrojeller üretilmiştir.
Limosilactobacillus reuteri bakterisi tarafından üretilen ve yara enfeksiyonlarında etken 
önemli patojenlere karşı geniş spektrumlu inhibitör etki sergileyen postbiyotikler antibakteriyel özellik kazandırmak amacıyla hidrojel üretimine dahil edilmiştir. Plastik, 
rekonstrüktif ve estetik cerrahi operasyonları neticesinde atık olarak toplanan sağlıklı 
insan deri dokularının hücresizleştirilmesi neticesinde elde edilen hücre dışı matriks ise 
yara iyileşmesini teşvik edici bir mikroçevrenin oluşturulabilmesi amacıyla üretim 
aşamasına eklenmiştir. Taramalı elektron mikroskop görüntüleri değerlendirildiğinde 
hibrit hidrojellerin düzenli ve pürüzsüz bir yapı sergiledikleri, mekanik stabilite açısından 
deri ikamelerine uygun Young modülü aralığına sahip oldukları ve yüksek su tutuma 
kapasitesi gösterdikleri belirlenmiştir. Biyo-degradasyon analizleri neticesinde hibrit 
hidrojellerin 3 güne kadar yapılarını koruyabildiği, biyo-uyumluluk analizleri 
kapsamında ise insan keratinosit ve fibroblast hücrelerinin hibrit hidrojellere tutunarak 
canlı kalabildikleri tespit edilmiştir. Bununla beraber, üretilen hibrit hidrojellerin önemli 
yara patojenlerine karşı anti-bakteriyel etkinlik sergiledikleri in vitro ve ex vivo analizler 
neticesinde doğrulanmıştır. İnsan derisinde biyopsi ile oluşturulan ve patojen bakterilerle 
ayrı ayrı enfekte edilen yara bölgesine uygulanan hibrit hidrojellerin, patojen gelişimini 
kontrole ve antibiyotik kullanımına kıyasla istatistiksel olarak anlamlı bir şekilde azalttığı 
tespit edilmiştir. Bu tez çalışması kapsamında, mikrobiyota kaynaklı postbiyotikler ve 
insan derisi kaynaklı hücre dışı matriks bileşenleri deri doku mühendisliği yaklaşımlarına
ilk kez entegre edilmiş ve yara iyileşmesine yönelik uygulamalar açısından umut veren
sonuçlar alınmıştır.

Abstract:
This thesis aims to produce and characterize new-generation skin tissue engineering 
products for wound healing. Within this regard, sprayable hybrid hydrogels containing 
alginate (% 1), decellularized human skin-derived extracellular matrix (% 2), and 
microbiota-derived postbiotics (30 mg/mL) were fabricated. Postbiotics produced by 
Limosilactobacillus reuteri exhibiting broad-spectrum inhibitory effects against 
important pathogens that cause wound infections were included in the hydrogel 
production to provide anti-bacterial properties. The extracellular matrix obtained by
decellularization of healthy human skin tissues, which were collected as waste material
from plastic, reconstructive, and aesthetic surgery operations, was added to the production 
process to create a microenvironment that promotes wound healing. When scanning 
electron microscope images were evaluated, it was determined that the hybrid hydrogels 
exhibited a regular and smooth structure. In terms of mechanical stability, hybrid 
hydrogels exhibited a Young modulus range suitable for skin substitutes. They also 
displayed high water retention capacity. As a result of biodegradation analyses, it was 
determined that hybrid hydrogels could maintain their structures for up to 3 days, and 
within the scope of biocompatibility analyses, human keratinocytes and fibroblast cells 
could adhere to hybrid hydrogels and survive. In addition, it was confirmed by in vitro
and ex vivo analyses that the produced hybrid hydrogels exhibited anti-bacterial activity 
against important wound pathogens. It was determined that hybrid hydrogels applied to 
wound areas on human skin, which were created by biopsy and infected with pathogenic 
bacteria separately, significantly reduced the pathogen growth compared to control and 
antibiotic. Within the scope of this thesis, microbiota-derived postbiotics and human skinderived extracellular matrix components were integrated into skin tissue engineering 
approaches for the first time, and promising results were obtained in terms of applications 
for wound healing.