Deri doku mühendisliği için EGF ve altın nanoparçacık yüklü elektroeğrilmiş PLLA/KOL-I dual-nanofiber üretimi
Production of electrospinned PLLA/COL-I dual-nanofiber loaded with EGF and gold nanoparticle for skin tissue engineering
Yazar: BETÜL BEYZANUR ULUSAGÜVEN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BENGİ YILMAZ
Sağlık Bilimleri Üniversitesi / Hamidiye Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Doku Mühendisliği Anabilim Dalı / Doku Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Altın = Gold ; Deri = Skin ; Doku mühendisliği = Tissue engineering ; Elektroeğirme yöntemi = Electrospinning method ; Kollajen = Collagen ; Laktik asit = Lactic acid ; Nanopartiküller = Nanoparticles ; Sargılar = Bandages ; Yaralar ve yaralanmalar = Wounds and injuries

Özet:
Amaç: Bu tezde, hastalık ve kazalar sonucu oluşan deri kayıplarının onarımında kullanılabilecek, özgün biyomalzeme işleme yöntemleriyle çekirdek-kabuk yapılı fiberlerden oluşan bir yara örtüsü üretimi hedeflenmiştir. 

Gereç ve Yöntem: Koaksiyel elektroeğirme tekniğiyle, iç kısmında kolajen tip I (Kol-I) içeren ve dış katmanı poli(L-laktik asit) (PLLA) olan fiber yara örtüsü oluşturulmuştur. Rejenerasyonun hızlanması amacıyla epidermal büyüme faktörü (EGF) kullanılmıştır. Altın nanoparçaçıklar (AuNP) üretilen yara örtüsünün yüzeyine entegre edilmiştir.

Bulgular: Çekirdek-kabuk fiberlerin boncuksuz üretilebildiği optimum elektroeğirme parametreleri, taramalı elektron mikroskobuyla (SEM) 25kV voltaj, 15 cm mesafe ve 0,5 ml/saat akış hızı olarak belirlenmiştir. Şişme deneylerinde PLLA/Kol-I fiberinin en yüksek şişme oranı %148 olarak bulunmuştur. Hem PLLA/Kol-I hem de PLLA/Kol-I+AuNP, ticari yara örtüsü Tegaderm™ filme kıyasla daha yüksek oksijen geçirgenliği sağlamıştır. PLLA/Kol-I yara örtüsünün nem geçirgenliği ortalama 860 g/m2 bulunmuştur. NIH/3T3 fibroblast hücreleri, PLLA, PLLA/Kol-I, PLLA/Kol-I+AuNP ve PLLA/Kol-I+AuNP+EGF fiberleri üzerine ekilmiştir. PrestoBlue testiyle grupların kontrolle eşdeğer hücre çoğalmasını sağladığı belirlenmiştir. Hücrelerin floresan mikroskop ve SEM ile görüntüleri alınmıştır. Yüzey temas açısı testiyle çekirdek kısmına kolajen eklendiğinde PLLA fiberlerinin hidrofobik olduğu bilinen karakterinin değişerek hidrofilik (θ≈49°) hale geldiği gösterilmiştir. Antibakteriyel aktivite analizinde, AuNP eklenmiş PLLA/Kol-I örneklerde bakterilerin tutunmasının ve çoğalmasının AuNP içermeyen örneklere göre daha az olduğu SEM görüntüleriyle gösterilmiştir.

Sonuç: PLLA/Kol-I çekirdek-kabuk yapıdaki fiberlerden oluşan yara örtülerinin düşükle orta seviyeli eksüdatif yara bölgesinde sıvı emici özellikte ve oksijen açısından geçirgen bir ortam sağlayabileceği, çalışma sonunda elde edilen değerlerle öngörülmektedir. EGF'li ve AuNP'li PLLA/Kol-I yara örtüsü ticari ürünlerle kıyaslanabilir seviyededir. Bu çalışma, elektroeğrilmiş çekirdek-kabuk fiberlerin klinikteki yara yönetiminde oldukça yararlı sonuçlar verebileceğinin bir göstergesi olmuştur.

Abstract:
Aim: In this thesis, it is aimed to produce a wound dressing consisting of core-shell fibers with unique biomaterial processing methods that can be used in the repair of skin losses caused by diseases and accidents.

Materials and Methods: With the coaxial electrospinning technique, a fiber wound dressing with an inner layer of collagen type I (Col-I) and an outer layer of poly(L-lactic acid) (PLLA) was formed. In order to accelerate regeneration, epidermal growth factor (EGF) was used. Gold nanoparticles (AuNP) were integrated into surface of the wound dressings.

Results: Optimum electrospinning parameters for producing core-shell fibers without beads were determined as 25kV voltage, 15 cm distance and 0,5 ml/hour flow rate by scanning electron microscopy (SEM). In swelling experiments, the highest swelling ratio of PLLA/Col-I fiber was found as 148%. Both PLLA/Col-I and PLLA/Col-I+AuNP provided higher oxygen permeability compared to commercial dressing Tegaderm™ film. The average moisture permeability of the PLLA/Col-I dressing was found to be 860 g/m2. NIH/3T3 fibroblast cells were seeded on PLLA, PLLA/Col-I, PLLA/Col-I+AuNP and PLLA/Col-I+AuNP+EGF fibers. With the PrestoBlue assay, it was determined that the groups provided cell proliferation equivalent to the control. Images of cells were taken by fluorescent microscope and SEM. With the surface contact angle test, it was shown that when collagen is added to the core, the hydrophobic character of PLLA fibers changes and the surface becomes hydrophilic (θ≈49°). In the antibacterial activity analysis, SEM images showed that the adhesion and proliferation of bacteria in PLLA/Col-I samples with AuNP were less than in samples without AuNP.

Conclusion: It is predicted by the values obtained at the end of the study that the wound dressings consisting of PLLA/Col-I core-shell fibers can provide a fluid absorbing and oxygen permeable environment in the low to moderate exudative wound area. PLLA/Col-I wound dressing with EGF and AuNP is comparable to commercial products. This study demonstrated that electrospun core-shell fibers can yield very useful results in clinical wound management.