Periodontal doku mühendisliğinde nanofibriler ve makropöröz süngerimsi doku iskelelerinin in vitro karşılaştırılması /
Yazar: KEMAL BURAK ŞAHBAZOĞLU
Danışman: PROF. DR. FERDA ALEV AKALIN
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Periodontoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Diş Hekimliği = Dentistry
Dizin: Doku mühendisliği = Tissue engineering ; Hücre kültürü = Cell culture ; Kemik rejenerasyonu = Bone regeneration ; Mikroskopi-elektron taramalı = Microscopy-electron scanning ; Nanopartiküller = Nanoparticles ; Nanoteknoloji = Nanotechnology ; Periodontal ligament = Periodontal ligament ; Polilaktik asit = Polylactic acid

Özet:
Periodontitis; diş eti, periodontal ligament (PDL), sement ve alveol kemiğinden oluşan periodonsiyumda yıkım oluşturan enflamatuar bir hastalıktır. Periodontal tedavinin temel hedefi hastalığın ilerlemesini durdurmak ve kaybedilen dokuların rejenerasyonunu sağlamaktır. Periodontal doku mühendisliğinde hücre, doku iskelesi ve büyüme faktörleri, anahtar araçlardır. Son yıllarda, doku mühendisliği de dahil olmak üzere tıbbın çeşitli alanlarında nanoteknolojik uygulamalar büyük ilgi çekmeye başlamıştır. Özelleşmiş moleküler yapıları nedeniyle, nano malzemelerle daha başarılı sonuçlar elde edilebilir. Doku mühendisliği işlemleri için iskele malzemesi olarak çok çeşitli maddeler üzerinde çalışılmış, bunlar arasında doğal ve sentetik polimerler de kullanılmıştır. Son yıllarda, sentetik polimerler arasında yer alan polylactic-co-glycolic acid (PLGA), doku mühendisliği çalışmalarında kullanılan sentetik polimerlerden biri olmuştur. Bu çalışmanın temel amacı periodontal rejenerasyonu sağlama amacıyla periodontal doku mühendisliğine uygun bir nanofibriler doku iskelesi malzemesi oluşturmak ve nanofibriler ve makropöröz süngerimsi doku iskelelerini karşılaştırarak, periodontal rejenerasyonda kullanılmak üzere uygunluğunun test edilmesidir. Biyouyumluluk, doğal kemiğe benzerlik, dayanıklılık ve biyobozunum özellikleri nedeniyle, sentetik bir polimer olan PLGA ana malzeme olarak planlanmıştır. Bu malzemeye; periodontal dokularla uyumlu kollajen (K) ve hidroksiapatit (HA) katkısı düşünülmüş ve (PLGA/K/HA) kompozit yapı, doku iskelesi malzemesi olarak tasarlanmıştır. Bu kompozit (PLGA/K/HA); nano-fibriler ve makropöröz süngerimsi olarak iki farklı yapıda hazırlanmıştır. Ayrıca, HA ve Kemik morfojenitik protein 2 (BMP-2) sinyal molekülü içeren ve içermeyen alt gruplar oluşturulmuştur. Üretilen doku iskeleleri FTIR, SEM ve EDX analizleri ve mekanik testler ile karakterize edilmiş ve doku iskelelerinin mikro ve moleküler yapıları, Ca/PO4 oranları ve elastisite modülleri saptanmıştır. Nano-fibriler ve makropöröz süngerimsi doku iskeleleri; in-vitro ortamda periodontal ligament (PDL) ve MC3T3-E1 preosteoblast hücrelerinin bu yapılara olan davranışları açısından karşılaştırılmış ve hücrelerin; SEM analizi değerlendirmesi ile adezyon, WST-1 ile proliferasyon, ALP testi ile farklılaşma ve Alizarin testi ile mineralizasyonları incelenmiştir. Ayrıca bu iskelelere in vitro ortamda; sinyal molekülü olarak hücre farklılaşması ve osteoindüksiyonu güçlendirici etkisi olduğu bilinen BMP-2 eklenerek etkileri incelenmiştir. Genel olarak nanofibriler doku iskeleleri makropöröz süngerimsi doku iskelelerine göre daha olumlu sonuçlar vermiştir. Üretilmiş olan süngerimsi ve nanofibriler doku iskelelerinin periodontal doku mühendisliği uygulamalarında kullanılabilir potansiyelde olduğu düşünülmektedir.

Abstract:
Periodontitis is an inflammatory disease which causes periodontal tissue breakdown consisted of gingiva, periodontal ligament (PDL), cementum and alveolar bone. The ultimate goal of periodontal treatment is to regenerate the lost tissue. Recently, periodontal tissue engineering have become a novel approach to regenerate the periodontium.  Factors necessary for periodontal tissue engineering are; ●Tissue cells ●regulatory signals for the cells and ● convenient intercellular matrix (tissue scaffold). Nanotechnology defines the application area originated from the term ''nano'' that means ''parts per billion''.  In recent years nanotechnological applications have started to gain great interest in various fields of medicine including tissue engineering. More succesful results may be obtained with nano materials due to specialized structure of molecules.  Various substances have been searched as scaffold materials in tissue engineering including synthetic and natural polymers. Synthetic polymers have become an alternative to natural polymers due to their manufacturing and physical properties.  In recent years poly lactic-co-glycolic acid (PLGA) has become a synthetic scaffold material in tissue engineering. The main target of this study was to produce a nanofiber tissue scaffold for periodontal tissue engineering to obtain periodontal tissue regeneration and to analyse the benefits of nanomaterials in periodontal tissue engineering by comparing nanofiber and macroporous sponge tissue scaffolds. Polylactic-co-glycolic acid (PLGA) was selected as scaffold material due to it's similarity to bone, biocompatibility and stability. Collagen (C) and hydroxyapatite (HA) was added and a composite scaffold material was produced (PLGA/C/HA) in nanofiber and macroporous spongious forms and were compared in vitro. Subgroups with and without HA and BMP-2 signal molecule were also created. The scaffolds were characterized by FTIR, SEM, EDX and mechanical tests. The micro and molecular structures, Ca/PO4 ratios and elasticity modules were determined. The scaffolds were compared by analyzing the activities of PDL and MCT3-E1 cells. The adeshions by SEM, proliferation by WST-1, differentiation by ALP and mineralization with Alizarin tests were determined.  In general, nanofiber scaffolds showed more favorable results than macroporous spongious scaffolds. Both scaffolds seemed suitable and useful for periodontal tissue engineering.