Kontrollü melatonin salımı yapan nanolif yapıda biyomateryal uygulamasının otogreft tamiri yapılan kritik kalvaryal kemik defektlerinin iyileşmesi üzerine etkilerinin araştırılması
Investigation of the improvement effects of sustained release of melatonin loaded nanofibers on autografted critical calvarial defects
Yazar: DAMLA AYKORA
Danışman: PROF. DR. METEHAN UZUN
Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Biyopolimerler = Biopolymers ; Kemik greftleri =   ; Kemik rejenerasyonu = Bone regeneration

Özet:
Kemik kayıplarının hızlı onarımını ve hızlı kaynamasını sağlayacak osteoindüktif, osteokonduktif, biyouyumlu ve biyobozunur kompozit bir biyomateryal geliştirilmesi son yıllarda önemi artan bir konudur. Bu amaçla çalışmamızda biyouyumlu ve biyobozunur özellikleri bilinen PLGA yapısında in vivo ortamda yaklaşık olarak 28 günde biyobozunumunu tamamlayacak şekilde nanolifler üretilerek karakterizasyonu yapılmıştır. Nanolif yapısındaki bu biyomateryal içerisine osteoindüktif etkileri bilinen melatonin yerleştirilerek in vitro ortamda biyomateryalin 28 günlük ilaç salım profili ortaya konulmuştur. Üretilen, karakterizasyonu yapılan ve melatonin salım profili ortaya konulan bu biyomateryal daha sonra kritik kalvaryal kemik defekti oluşturularak otogreft ile tamir edilen sıçanlarda otogreftin ana kemik ile kaynaşması üzerine etkileri değerlendirilmiştir. Bu amaçla sıçanlardan 7, 14 ve 28. günlerde alınan kalvaryal kemik doku örneklerinde Hematoksilen-Eozin boyama ile yeni kemik oluşumu, Masson Trikrom boyama ile kolajen birikimi, Periyodik Asit Schiff boyama ile anjiyogenez ve Von Kossa boyama ile mineralizasyon düzeyleri belirlendi. İmmünohistokimyasal olarak Alkalen fosfataz, tartarat rezistans asit fosfataz, runt ilişkili transkripsiyon faktörü 2, kemik morfojenik protein 2 ve vasküler endotelyal büyüme faktörü immünoreaktiviteleri ölçüldü.  Serum örneklerinden ise biyokimaysal analizler ile ALP düzeyleri belirlendi.

Çalışmamız PLGA/MEL nanoliflerinin otogreft ile tamir edilen kritik boyutlu kalvaryal defektlerinin erken dönemde kaynaması üzerine etkilerini inceleyen ilk çalışmadır. Çalışmamızdan elde ettiğimiz sonuçlar ürettiğimiz PLGA/MEL nanoliflerinin otogreft uygulanan kemik kırıklarıda, otogreftin ana kemik ile erken kaynamasını sağlamak üzere umut vadedici olduğunu göstermektedir.

Abstract:
The development of an osteoinductive, osteoconductive, biocompatible, and biodegradable composite biomaterial that will provide rapid repair and rapid union of bone loss is a subject of increasing importance in recent years. For this purpose, in our study, a biomaterial in the structure of poly-lactic-co-glycolic acid (PLGA), which has known biocompatible and biodegradable properties, was produced and characterized in a nanofiber structure to complete its biodegradation in approximately 28 days in vivo environment. Melatonin, which is known to have osteoinductive effects, was placed into this nanofiber biomaterial, and the 28-day melatonin release profile of the biomaterial was revealed in vitro. This biomaterial, which was produced, characterized and melatonin release profile were then evaluated for its possible effects on fusion in rats with critical calvarial bone defects treated with autograft. The efficacy of the biomaterial produced for this purpose was evaluated histopathological, immunohistochemically and biochemically in calvarial bone tissue samples taken from rats on the 7th, 14th and 28th days. New bone formation (NBF) was determined by Hematoxylin-Eosin (H-E) staining, collagen deposition by Masson Trichrome (MT) staining, angiogenesis by Periodic Acid Schiff (PAS) staining and mineralization levels by Von Kossa staining. Immunohistochemically Alkaline phosphatase (ALP), tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP1), runt-related transcription factor 2 (Runx2), bone morphogenic protein 2 (BMP2) and vascular endothelial growth factor (VEGF) immunoreactivities were measured. ALP levels were determined in serum samples.

Our study is the first to investigate the effects of PLGA/MEL biomaterial on early union and bone regeneration of critical calvarial defects repaired with autograft. The results of our study show that our PLGA/MEL material is promising for early union of bone fracture repair with autograft.