Diyabetik yara tedavisi için Eu(OH)3 ve Tb(OH)3 içeren yeni biyonanokompozit yara örtülerinin geliştirilmesi vein vitro/in vivo değerlendirilmesi
Development and in vitro/in vivo evaluation of new bionanocomposite dressings containing Eu(OH)3 and Tb(OH)3 for diabetic wound treatment
Yazar: EDA ÇİNAR AVAR
Danışman: PROF. DR. ELİF LOĞOĞLU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Kimya = Chemistry

Özet:
Diyabetik komplikasyonların başlıca nedenlerinden biri hiperglisemiye bağlı olarak gelişen mikrovasküler disfonksiyondur, yeni nesil anjiyojenik yara örtüleri, diyabetik yara gibi kronik yaraların tedavisi için ümit verici biyomalzemelerdir. Bu bağlamda tez çalışmasında; ipek fibroin, hyaluronik asit ve sodyum aljinat biyopolimerlerinden oluşan gözenekli yara örtüleri hazırlanmıştır. Diyabetik yara ortamındaki anjiyogenez devamlılığını sağlayacak yüksek potansiyele sahip olan Eu(OH)3 ve Tb(OH)3 nanoçubukları mikrodalga yöntemiyle yüksek saflıkta elde edilmiştir. Bu nanoçubuklar, ipek fibroin, hyaluronik asit ve aljinattan oluşan örtü iskelelerine toksik olmayacak dozlarda ayrı ayrı eklenmiştir. Eu(OH)3 ve Tb(OH)3 nanoçubuklarının doku iskelelerine eklenmesiyle beraber mekanik dayanımı artmış, hücre canlılıklarında dozlara bağlı olarak değişimler görülmüştür. L929 fibroblast ve insan endotel (HUVEC) hücre hatlarında 3 µg/mL Eu(OH)3 ve 1 µg/mL Tb(OH)3 nanoçubukları içeren yara örtülerinin hücre canlılığını arttırdığı belirlenmiştir, dolayısıyla hazırlanan yara örtüleri yüksek biyouyumluluğa sahiptir. L929 fibroblast hücreleriyle aynı kültür ortamında bulunan yara örtülerinden nanoçubuk salımı ICP-MS yöntemiyle incelenmiş ve salımın 14. güne kadar yavaş bir şekilde kontrollü olarak gerçekleştiği belirlenmiştir. Ratlarda yapılan in vivo çalışmalarda, Eu-3 ve Tb-1 yara örtülerinin uygulandığı yara alanlarının, tedavisiz gruba göre 14. günde belirgin olarak kapandığı gözlenmiştir. Eu-3 yara örtüsünün, dokulardaki nitrik oksit seviyesini güvenli sınırlarda arttırarak angiyogenez mekanizmasına katkıda bulunmuştur. Eu-3 uygulanan grupların histolojik incelenmesi sonucu 14. günde dokuların normal deri görünümüne en yakın rejenerasyon gösterdiği belirlenmiştir. Aynı yara örtüsünün immünohistokimyasal testleri sonucunda, yara iyileşmesinde önemli rol oynayan MMP-2, MMP-9, Kollajen-1 ve VEGF immünreaktivitelerinin diğer gruplara göre daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Bu tez çalışmasında; akut ve kronik yaralarda etkin bir şekilde kullanılabilme potansiyeli yüksek olan, üretimi kolay, uygun maliyetli ve yara alanının gereksinimlerini karşılayacak düzeyde yeni yara örtüleri geliştirilmiştir.

Abstract:
One of the main causes of diabetic complications is microvascular dysfunction due to hyperglycemia. New generation angiogenic wound dressings are promising biomaterials for the treatment of chronic wounds such as diabetic wounds. In this context, porous wound dressings consisting of silk fibroin, hyaluronic acid and sodium alginate biopolymers were prepared in this thesis. Eu(OH)3 and Tb(OH)3 nanorods, which have high potential to ensure the continuity of angiogenesis in diabetic wound environment, were obtained in high purity by microwave method. These nanorods were added separately to silk fibroin, hyaluronic acid, and alginate scaffolds at non-toxic doses. With the addition of Eu(OH)3 and Tb(OH)3 nanorods to the tissue scaffolds, mechanical strength increased and changes in cell viability were observed depending on the doses. It was determined that wound dressings containing 3 µg/mL Eu(OH)3 and 1 µg/mL Tb(OH)3 nanorods increased cell viability in L929 fibroblast and human endothelial (HUVEC) cell lines, so the prepared wound dressings have high biocompatibility. The release of nanorods from the wound dressings in the same culture medium with L929 fibroblast cells was examined by ICP-MS method and it was determined that the release occurred slowly and in a controlled manner until the 14th day. In in vivo studies in rats, it was observed that the wound areas treated with Eu-3 and Tb-1 wound dressings closed significantly on the 14th day compared to the untreated group. Eu-3 wound dressing contributed to the mechanism of angiogenesis by increasing the nitric oxide level in the tissues within safe limits. Histologic examination of the Eu-3 treated groups revealed that the tissues showed regeneration closest to normal skin appearance on the 14th day. As a result of immunohistochemical tests of the same wound dressing, it was determined that MMP-2, MMP-9, collagen-1 and VEGF immunoreactivities, which play an important role in wound healing, were higher than the other groups. In this thesis study, new wound dressings with high potential to be used effectively in acute and chronic wounds, easy to produce, cost-effective and at a level to meet the requirements of the wound area were developed.