HEMA-laktat-dekstran kriyojellerin üretimi ve doku mühendisliğinde uygulamaları
Production of HEMA-lactide-dextran cryogels and their applications in tissue engineering
Yazar: NİMET BÖLGEN
Danışman: PROF. DR. ERHAN BİŞKİN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Bu çalışmada amaç, HEMA-Laktat-Dekstran bazlı biyobozunur oligomer ve makromerlerin sentezi, bunlar kullanılarak kriyojel doku iskelelerinin üretilmesi ve bu doku iskelelerinin doku onarımında kullanılması için in vitro hücreler ile ilişkilerinin biyoreaktörlerde, in vivo doku etkileşimlerinin deney hayvanlarında araştırılmasıdır.Çalışmanın ilk kısmında oligomer ve makromer sentez protokolü uygulanmıştır. HEMA-LLA ve HEMA-LLA-D'ın kimyasal yapıları 1H-NMR ile konfirme edilmiştir.Çalışmanın diğer bölümünde, HEMA-LLA ve HEMA-LLA-D'ın seçilmiş farklı karışımlarından, çapraz bağlayıcı olarak N,N'-metilen-bis(akrilamid) (MBAAm) kullanılarak kriyojeller üretilmiştir. Kriyojel yapıların gözeneklilikleri, gözeneklerin birbiri ile bağlantısı taramalı elektron mikroskobu ile incelenmiş, suda şişme özellikleri tayin edilmiş, mekanik özellikleri belirlenmiş ve degradasyonları izlenmiştir. Yapılan çalışmalar kriyojellerin, şişme yeteneklerinin, mekanik özelliklerinin ve degradasyon davranışlarının içeriklerindeki makromer/oligomer oranlarının değişimi ile değişkenlik gösterdiğini ortaya koymuştur.Üretilen biyobozunur HEMA-LLA-D bazlı kriyojellerden en elverişli özelliğe sahip olanı seçilmiş ve farklı rejimlerdeki biyoreaktörlerde (statik, perfüzyon ve kompresyon-perfüzyon) kemik hücreleri ile etkileşimi izlenmiştir. Hücre kültür koşullarının hücre morfolojisi, hücrelerin doku iskelesine bağlanması, doku iskelesi içinde gelişmesi ve hücresel aktiviteler üzerinde önemli etkilerinin olduğu ortaya koyulmuştur. Dinamik koşullar hücre gelişimini ve hücreler arası matriks sentezini pozitif yönde artırmıştır.Çalışmanın son aşamasında hayvan modellerinde seçilen kriyojel doku iskelesinin doku ile etkileşimi incelenmiştir. Doku iskelesi, dorsal subkutan, iliak intramüsküler, aurikular ve kalvariyal defekt implantasyonuna tabi tutulmuştur. Histolojik değerlendirmeler göre, biyobozunur kriyojeller, komşu dokularla entegre olmuştur, doku iskelesinde bağ dokusu hücreleri ve yeni kan damarlarının eşlik ettiği yeni doku oluşumu gözlenmiştir.

Abstract:
The aim is, synthesis of HEMA-lactide-Dextran based biodegradable oligomer and macromers, production of cryogel scaffolds by using these, the investigation of those scaffolds relations in vitro with the cells and their in vivo tissue interactions with experimental animals for their possible use in tissue regeneration.In the first part, oligomer and macromer synthesis protocols are applied. Chemical structures of HEMA-LLA and HEMA-LLA-D were confirmed by 1H-NMR.In the other part, from selected compounds of HEMA-LLA and HEMA-LLA-D, by using N,N?-methylene-bis(acrylamide) (MBAAm) as the cross linker, cryogels were produced. Porosity of cryogels, connection of pores were investigated by scanning electron microscopy and their swelling properties were analysed, mechanical properties and degradation behaviour of the cryogels were investigated. The investigations showed that swelling ability, mechanical properties and degradation behavior of the cryogels were changed with change in the macromer/oligomer ratio of cryogelsA cryogel scaffold that has the adequate properties was selected within the produced HEMA-LLA-D based biodegradable scaffolds and its interaction with the bone cells at bioreactors working at different regimes (static, perfusion, compression-perfusion) was investigated. The cell culture conditions were found to have a significant impact on the cell morpholgy, cell attachment and ingrowth, also cellular activities. Dynamic conditions greatly improved cell ingrowth and extracellular matrix synthesis.Finally, cryogel scaffold-tissue interation was investigated in animal models. These scaffolds were evaluated in rats after dorsal subcutaneous implantation, iliac intramuscular implantation, auricular implantation or in a calvarial defect model. The cryogel scaffolds integrated with the surrounding tissue and the formation of a new tissue was accompanied with significant ingrowth of connective tissue cells and new blood vessels into the cryogel, according to the histological evaluations.