Doku mühendisliği uygulamaları için mikroakışkan sistemi kullanarak sodyum aljinat film üretimi
Sodium alginate film production using microfluidic system for tissue engineering applications
Yazar: BETÜL MUTLU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ İSRAFİL KÜÇÜK
Bursa Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Biyomalzemeler = Biomaterials ; Doku iskeleleri = Tissue scaffolds ; Doku mühendisliği = Tissue engineering ; Film kaplama = Film coating ; Hidrojeller = Hydrogels ; Sodyum aljinat = Sodyum alginate

Özet:
Son yıllarda doku mühendisliğindeki önemli gelişmeler, dokuya özgü hücre kültürü faaliyetlerini destekleyen iskelelerin üretimi için yeni yöntemlerin geliştirilmesini gerektirmiştir. Geleneksel üretim yöntemlerinin iskele mikro mimarisi üzerindeki yetersiz kontrolü, iskelelerin üretimi için yeni tekniklerin geliştirilmesine duyulan ihtiyacı arttırmıştır. Mikroakışkan teknikleri yüksek derecede düzenli ve kontrollü gözenekli doku iskelelerinin üretimi için son zamanlarda en ilgi çeken yeni tekniklerden bir tanesidir.
Bu tez çalışmasında, T-şekilli bir mikroakışkan sistem ile doku mühendisliği uygulamalarında iskele yapısı olarak kullanılabilecek gözenekli aljinat hidrojel filmlerin üretimi gerçekleştirilmiştir. Çalışmada mikroakışkan cihaz vasıtasıyla üretilen mikrobaloncukların iki aşamayla gözenekli film oluşturma potansiyeli araştırılmıştır. Çalışmanın ilk aşamasında farklı konsantrasyonlardaki polimerik mikrobaloncuklar bir altlık üzerinde toplanmış ve baloncuk patlama işlemi ile gözenekli yapıların oluşumu sağlanmıştır. İkinci aşamada ise elde edilen mikrobaloncuklara CaCl2 çözeltisi kullanılarak bir jelleşme işlemi uygulanmış ve kurutularak gözenekli üç boyutlu yapılar elde edilmiştir. Ayrıca, polimerik çözelti konsantrasyonları, sıvı akış hızı ve gaz basıncı gibi parametrelerin elde edilen filmlerin özellikleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Üretilen filmlerin mikro yapıları Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) vasıtasıyla incelenmiştir. Gözenekli aljinat hidrojel filmlerin kimyasal kompozisyonu Foruier Dönüşüm İnfrared Spektroskopisi (FT-IR), kristal yapıları X-Işını Kırınım Analizi (XRD) ile belirlenmiştir. Termal özelliklerinin incelenmesinde Diferansiyel Taramalı Kalorimetre (DSC) kullanılmıştır. Ayrıca üretilen gözenekli aljinat hidrojel filmlerin su alım kapasitesini belirlemek için şişme testi, biyouyumluluğunun değerlendirilmesi için Nötral Kırmızısı Alım (NKA) sitotoksisite testi uygulanmıştır. Elde edilen sonuçlar değerlendirilerek, mikroakışkan sistemin doku mühendisliğinde gözenekli iskele yapılarının kontrollü bir şekilde üretilmesinde etkili bir yöntem olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
In recent years, notable advances in tissue engineering have required the development of new methods for the production of scaffolds that support tissue-specific cell culture organizations. Inadequate control of conventional production methods over scaffold microarchitecture has increased the requirement for the development of new techniques to produce of scaffolds. Microfluidic techniques have recently become one of the most interesting new techniques for the production of highly ordered and controlled porous film scaffolds structures.
In this thesis, porous alginate films that can be used as scaffold structures in tissue engineering applications are produced with a T-junction microfluidic device. Used in the present work; in this study the two step process to the potential of porous film formation from microbubbles that produced by the microfluidic device was investigated. In the first, microbubbles of different polymeric concentrations were collected on a plate and, the formation of porous structures was achieved by bubble bursting process. In the second step, a gelling process applied on the microbubbles obtained with a use of CaCl2 solution and freeze-drying to form porous three-dimensional structures. In addition, the effects of parameters such as polymeric solution concentrations, liquid flow rate and gas pressure on the properties of the obtained films were investigated. The microstructures of the produced films were examined by Scanning Electron Microscopy (SEM). The chemical composition of the hydrogel films was determined by Fourier Transformation Infrared Spectroscopy (FT-IR) and X-ray diffraction analysis (XRD). Differential Scanning Calorimetry (DSC) was used to examine the thermal properties. In addition, the swelling test was used to determine the water uptake capacity of the hydrogel films, and the Neutral Red Intake (NKA) cytotoxicity test was used to evaluate the biocompatibility. The obtained results showed that microfluidic system is an effective method in controlled production of porous scaffold structures in tissue engineering.