Sinir doku mühendisliği için iletken poli (gliserol-sebakat) kompozitlerinin geliştirilmesi
Development of conductive poly (glycerol-sebacate) composites for neural tissue engineering
Yazar: BENGİSU TOPUZ
Danışman: PROF. DR. HALİL MURAT AYDIN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Periferik sinir yaralanması yaygın bir klinik sorundur ve hastaların yaşam kalitesini etkilemektedir. Geleneksel tedavi yöntemleri sinir hasarlarının giderilmesinde yetersiz kalması araştırmacıların doku mühendisliği alanına daha fazla odaklanmasını sağlamıştır. Periferik sinir yaralanmalarına yönelik geliştirilen sinir kondüitleri dokuya göre ayarlanabilen iskele özellikleri, hücresel olayları desteklemeleri, kolay erişilebilir olmaları gibi nedenlerden dolayı tercih edilmektedir.
Bu tez çalışması periferik sinir yaralanmalarında sinir hasarlarının giderilmesini sağlayarak sinir rejenerasyonunu arttırıp doku bütünlüğünü korumayı amaçlamıştır. Bu doğrultuda yüzey desenli poli(gliserol-sebakat) (PGS) elastomerinin iletken materyallerle birleştirilerek sinir doku mühendisliğinde etkinliği değerlendirilmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında PGS elastomeri sentezlenmiş ve özelliklerinin sinir dokuya uygunluğu ayarlanmıştır. 
İkinci olarak elastomer yüzeyine CO2 lazer ile mikro kanallar oluşturulmuştur. Bu kanallar sinir hücrelerinin yönlenmesini sağlamak açısından oldukça önemlidir. Sinir hücrelerini desteklemesi amacıyla PGS elastomeri karbon nanofiber (KNF) ve magnezyum (Mg) alaşımı ile birleştirilmiştir. KNF, elastomerle birleştirilmesi için fonsiyonelleştirilmiş, bu işlemin KNF'nin özelliklerini iyileştirdiği belirlenmiştir. İki farklı AZ31 Mg alaşımı çeşitli karakterizasyon testlerine tabi tutularak yapısal ve hücresel özellikleri daha iyi olan alaşım seçilmiştir. Optimize edilen iletken materyaller kullanılarak kompozit doku iskeleleri üretilerek çeşitli karakterizasyon testleri ile etkinlikleri değerlendirilmiştir. Buna göre iletken materyal katkısının PGS elastomerinin özelliklerinin sinir dokuya uygun olarak iyileştirildiği tespit edilmiştir. 
Çalışmanın son aşaması PC12 hücre hattı ve S42 hücre hattı ile yapılan in vitro çalışmaları kapsamaktadır. Buna göre iki hücre hattıyla yapılan çalışmada da doku iskeleleri üzerinde hücre proliferasyonunda artış gözlemiş olup bu sonuç çeşitli boyama yöntemleri ve SEM analizi ile doğrulanmıştır. Özellikle PGS elastomerine Mg alaşımının katkısı hücre canlılığını olumlu yönde etkilemiştir. Sunulan bu tez çalışmasında yapılan bütün deneylerin sinir doku mühendisliği çalışmaları için önemli bir katkı olacağına inanılmaktadır.

Abstract:
Peripheral nerve injury is a common clinical problem and affects the quality of patient life. The inadequacy of traditional restoration methods in treating nerve injuries has enabled researchers to focus more on tissue engineering. Nerve conduits developed for peripheral nerve injuries are preferred for reasons such as scaffolding properties that can be adjusted according to the tissue, support cellular events, and easy accessibility. This thesis study aimed to prevent nerve damage in peripheral nerve injuries by increasing nerve regeneration and preserving tissue integrity. Accordingly, the efficiency of surface patterned poly(glycerol-sebacate) (PGS) elastomer in nerve tissue engineering was evaluated by combining with conductive materials. First, PGS elastomer was synthesized and its properties were adjusted to fit the nerve. Secondly, micro channels were created on the elastomer surface with a CO2 laser. These channels are very important in terms of directing the nerve cells. PGS elastomer is combined with carbon nanofiber (CNF) and Magnesium (Mg) alloy to support nerve cells. CNF has been subjected to a functionalization process for combining with elastomer and it has been determined that this process improved the properties of CNF. Two different AZ31 Mg alloys were subjected to various characterization tests and the alloy with better structural and cellular properties was selected. Composite tissue scaffolds were produced using optimized conductive materials and their effectiveness was evaluated with various characterization tests. Accordingly, it has been determined that the conductive material additive improves the properties of the PGS elastomer compared to the nerve tissue. The final phase of the study includes in vitro studies with the PC12 cell line and the S42 cell line. Accordingly, both cell lines observed an increase in cell proliferation on tissue scaffolds, this data was confirmed by various staining methods and SEM analysis. Particularly, the contribution of the Mg alloy to the PGS elastomer has significantly affected the cellular behaviour. It is believed that all experiments performed in this presented thesis will be an important contribution to neural tissue engineering studies. Finally, it includes in vitro studies with the PC12 and the S42 cell lines. With the recruited cell lines, an increase in cell proliferation was observed and the outcomes were confirmed by various staining methods and SEM analysis. Particularly, the contribution of Mg alloy to PGS elastomer positively affected cell viability. It is believed that all experiments performed in this presented thesis will be an important contribution to neural tissue engineering studies.