Osteomyelit tedavisine yönelik 3B yazdırma yöntemi ile ilaç yüklü kemik greftlerinin geliştirilmesi
Development of drug-loaded bone grafts with 3B printing for the treatment of osteomyelitis
Yazar: OĞUZ SÖĞÜT
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÜMRAN AYDEMİR SEZER
Süleyman Demirel Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Farmakoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Bakteriyel enfeksiyonlar = Bacterial infections ; Kemik ve kemikler = Bone and bones ; Osteomiyelit = Osteomyelitis ; Stafilokok enfeksiyonları = Staphylococcal infections ; Streptococ enfeksiyonları = Streptococcal infections

Özet:
Bu doktora tezi çalışması, çağımızın medikal alanda en önemli hedeflerinden biri olan kişiselleştirilmiş tedavi yaklaşımlarının osteomiyelit vakalarında kullanılabilir 3B baskı teknolojisinin potansiyelini araştırmaktadır. Osteomiyelitin geleneksel tedavi yöntemleri, uzun süreli antibiyotik kullanımı ve cerrahi müdahaleler gibi faktörler nedeniyle hem sağlık hizmetlerine yük oluşturmakta hem de hastaların yaşam kalitesine olumsuz etkiler getirebilmektedir. Bu çalışma, 3B baskı teknolojisinin osteomiyelit tedavisindeki potansiyelini ortaya koymak suretiyle kişiselleştirilmiş tedavi seçeneklerinin önemini vurgulamaktadır.
Çalışma birbirini takip eden üç basamaktan oluşmaktadır. Bu basamaklar, biyomürekkep eldesinde kullanılacak polikapralakton, hidroksiapatit ve ilaçların öğütülüp homojen karışımların elde edilmesini, ikinci basamak bu karışımlar kullanılarak ilaç yüklü kompozit filamentlerin elde edilmesini ve son basamak üretilen kompozit filamentler kullanılarak 3B modeller basılmasını kapsamaktadır.
Çalışmanın her bir aşaması, polikapralaktonun, ilaçların ve hidroksiapatitin bir önceki basamakta yapılan işlemlerden etkilenip etkilenmediğini tespit etmek amacıyla yapılan karakterizasyon çalışmalarını içermektedir. Her bir basamakta karakterizasyon çalışmaları için XRD, TGA, DSC, FTIR ve Raman spektroskopisi gibi analiz yöntemleri kullanılarak fiziksel ve kimyasal karakterizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Kompozit filamentler içerisinde yer alan ilaç ve hidroksiapatitin kompozit içerisindeki dağılımları FTIR ve Raman spektroskopisi kullanılarak haritalandırılmış, termal analizler ile 3B baskı sırasında yapısal bozunmaların meydana gelmeyeceği sıcaklık aralığını belirlenerek ve 3B baskı modelleri elde edilmiştir.
Alınan 3B baskı modelleriyle hücre canlılık çalışmaları ve toksisite çalışmaları gerçekleştirilmiş ve ilaç salım testleriyle ilaç salım kinetiği belirlenmiştir. Bu çalışmalar, sonucunda 3B modellerinin kontrollü ilaç salımı yapabildiğini ve hücre canlılığını etkilemediğini göstermiştir. Ayrıca, antimikrobiyal aktivite testleri, filamentlerde bulunan ilaçların hastalığa sebep olan patojenlere karşı olduğunu ortaya koymuştur. 
Bu çalışma, osteomiyelit tedavisinde 3B baskı teknolojisinin kullanımının potansiyelini ortaya koyarak, kişiselleştirilmiş tedavi seçeneklerindeki önemini vurgulamaktadır.

Abstract:
This doctoral thesis explores the potential of 3D printing technology as a personalized treatment approach in osteomyelitis cases, addressing one of the crucial objectives in the contemporary medical field. The traditional treatment methods for osteomyelitis, involving prolonged antibiotic usage and surgical interventions, impose a burden on healthcare services and have adverse effects on patients' quality of life. By revealing the potential of 3D printing technology in osteomyelitis treatment, this study underscores the significance of personalized treatment options.
The study encompasses three consecutive stages. These stages include the generation of biomaterials, namely polycaprolactone, hydroxyapatite, and drugs, as well as the attainment of drug-loaded composite filaments using these mixtures. Furthermore, the final stage entails the production of 3D models utilizing the aforementioned composite filaments.
Each phase of the study incorporates characterization studies, which aim to determine whether polycaprolactone, drugs, and hydroxyapatite are influenced by the preceding procedures. Physical and chemical characterization analyses, including XRD, TGA, DSC, FTIR, and Raman spectroscopy, were conducted for each phase. FTIR and Raman spectroscopy were employed to map the distribution of drugs and hydroxyapatite within the composite filaments. Thermal analysis was employed to establish the temperature range where no structural degradation occurs during the 3D printing process. Consequently, 3D printing models were successfully produced.

The obtained 3D printing models underwent cell viability and toxicity studies, allowing for the determination of drug release kinetics through drug release tests. The findings of these studies revealed that the 3D models exhibited controlled drug release without adversely affecting cell viability. Moreover, antimicrobial activity tests demonstrated the efficacy of the drugs present in the filaments against the pathogens responsible for the disease.
This study highlights the potential of the use of 3D printing technology in the treatment of osteomyelitis, emphasizing its importance in personalized treatment options.