EGF ile desteklenmiş PCL/kollajen bazlı nanofibröz doku iskeleleri ile deri doku mühendisliği
Skin tissue engineering with PCL/collagen based nanofibrous scaffolds supported by EGF
Yazar: SEVCAN DALKIRANOĞLU
Danışman: PROF. DR. MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Sunulan tez çalışmasında, elektroeğirme yöntemi ile hazırlanan ve epidermal büyüme faktörü (EGF) ile modifiye edilen polikaprolakton (PCL) ve PCL/kollajen nanofibröz matrisler, hasara uğramış deri dokusunun onarımını sağlamak amacıyla üretilmiştir. Hazırlanan nanofibröz matrislerin karakterizasyon çalışmaları yapılmış ve hücre-biyomalzeme etkileşimlerinin araştırılması amacıyla insan dermal keratinosit hücrelerinin nanofibröz matris yüzeylerindeki davranışları in-vitro hücre kültürü deneyleri ile incelenmiştir.Nanofibröz matrislerin karakterizasyon çalışmalarında SEM, FTIR-ATR, ESCA, TGA, mekanik dayanım testi ve DSC analizlerinden yararlanılmıştır. SEM analizi ile yapılan karakterizasyon çalışmaları sonucunda, matrislerin ortalama fiber çapı PCL için 284±48 nm ve PCL/kollajen için 330±104 nm olarak bulunmuştur. Ayrıca, nanofibröz matrislerin gözeneklilikleri, PCL için %85, PCL/kollajen için ise %90 olarak hesaplanmıştır.Matris yüzeyindeki atomik azot oranının, PCL nanofibröz matriste %1'den % 2.4 değerine ve PCL/kollajen nanofibröz matriste ise %3.7'den %4.7 değerine ulaşması, EGF' in nanofibröz matris yüzeylerine kovalent olarak bağlandığını göstermiştir. Ayrıca, EGF immobilizasyon verimi ise; PCL nanofibröz matris için %98.5 ve PCL/kollajen nanofibröz matris için ise %99.2 olarak bulunmuştur.EGF içermeyen ve EGF immobilize edilmiş PCL ile PCL/kollajen nanofibröz matrislerde, insan dermal keratinosit hücrelerinin (HS2) kültürü yapılarak nanofibröz matris yapısının ve yapıdaki EGF varlığının, hücre çoğalması ve farklılaşması üzerindeki etkileri incelenmiştir. EGF immobilize edilmiş PCL/kollajen nanofibröz matrislerde, hücrelerin matris yüzeyine daha erken yayıldığı ve devamlı bir şekilde çoğaldığı gözlenmiştir. Ayrıca; EGF içermeyen PCL ve PCL/kollajen nanofibröz matrislerde kültürü yapılan HS2 hücreleri ile karşılaştırıldığında, EGF immobilize edilmiş PCL/kollajen nanofibröz matrislerde kültürü yapılan HS2 hücrelerinin, istatistiksel olarak yüksek ölçüde anlamlı bir lorikrin ifadesi (p<0.001) göstermesi bu hücrelerin erken farklılaşma aşamasında olduğunu göstermektedir.Sonuç olarak; EGF immobilize edilmiş PCL/kollajen nanofibröz matrisler, dermal eşlenik ve/veya yara iyileştirici malzeme olarak deri doku mühendisliği uygulamalarında kullanılmak üzere yeni bir alternatif olarak karşımıza çıkmaktadır.

Abstract:
In this study, nanofibrous matrices of polycaprolactone (PCL) and PCL/collagen with immobilized epidermal growth factor (EGF) were successfully fabricated by electrospinning for the purpose of damaged skin regeneration. Characterization studies of prepared matrices were carried out and their in-vitro interactions with human dermal keratinocytes were investigated by cell culture studies.Nanofibrous matrices were characterized by SEM, FTIR-ATR, ESCA, TGA, mechanical tensile testing and DSC analysis. SEM analysis showed the nanofiber diameters were 284±48 nm for PCL and 330±104 nm for PCL/collagen matrices. Additionally, the porosities were calculated as 85% for PCL and 90% for PCL/collagen matrices.The covalent immobilization of EGF onto the nanofibrous matrices was verified by the increase of surface atomic nitrogen ratio from 1.0 to 2.4% for PCL and from 3.7 to 4.7% for PCL/collagen. Moreover, EGF immobilization efficiencies of PCL and PCL/collagen matrices were determined as 98.5 and 99.2%, respectively.Human dermal keratinocytes (HS2) were cultivated on both neat and EGF immobilized PCL and PCL/collagen matrices to investigate the effects of matrix chemical composition and presence of EGF on cell proliferation and differentiation. EGF immobilized PCL/collagen matrices exerted early cell spreading and rapid proliferation. Furthermore, statistically high expression levels of loricrin in HS2 cells cultivated on EGF immobilized PCL/collagen matrices were (p<0.001) regarding superior differentiation ability of these cells compared to HS2 cells cultured on neat PCL and PCL/collagen matrices.In conclusion, this novel EGF immobilized PCL/collagen nanofibrous matrix could potentially be considered as an alternative dermal substitutes and wound healing material for skin tissue engineering applications.