Polimer temelli yara örtü malzemesi üretimi ve biyolojik aktivitesinin değerlendirilmesi
Production of polymer-based wound dressing material and evaluation of the biological activity
Yazar: CANSU GÜLCAN
Danışman: PROF. DR. SERAP DERMAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Elektroeğirme yöntemi = Electrospinning method ; Nanolif = Nanofiber ; Polimer malzemeler = Polymer materials ; Polimerler = Polymers ; Polivinil alkol = Polyvinyl alcohol ; Propolis = Propolis ; Serisin = Sericine

Özet:
Normal fizyolojik koşullar altında, deri hasarının iyileşmesi planlı bir süreçtir. Sağlıklı bir insanda, invaziv patojenleri ortadan kaldırmak için bağışıklık sistemi harekete geçirilerek enfeksiyondan kaçınılır. Ancak dış faktörler sebebiyle kontaminasyona uğrarsa enfeksiyon meydana gelir ve bu durumda büyüme faktörleri ve hücre dışı matriks bileşenlerinin (kolajen, elastin ve fibrin) etkin rol oynamasına engel olarak normal yara iyileşme sürecini tehlikeye atar. Bu nedenle, yaraya bakteri girmesini engelleyen ve mikroorganizmaların büyümesini önleyebilen antimikrobiyal yara örtülerinin geliştirilmesi önemli hale gelmiştir. Son yıllarda yapılan çalışmalarda sentetik polimerlerin doğal polimerler ve doğal ürünler ile kullanılmasının yara örtü malzemesinin antimikrobiyal etkinliğini arttırdığı gösterilmiştir. 
Üretilen yara örtü malzemesinde elastikiyet sağlayabilmesi ve yüksek elektro-eğirme kabiliyeti sebebiyle polivinil alkol (PVA), ideal nemli ortamı sağlama ve bariyer görevi görerek enfeksiyonu önleme özellikleri sebebiyle poliüretan (PU) kullanılmıştır. Antibakteriyel aktivite göstermeleri, yara iyileşmesini hızlandırmaları ve doğal kaynaklı olmaları sebebiyle de ipek serisin (İS) ve propolis tercih edilmiştir. Poliüretan köpük membran üzerine PVA-İS polimer çözeltisi elektro-eğirme yöntemi ile bir araya getirilmiş olup, N, N-Karbonildiimidazol (CDI) ile polimerlerin çapraz bağlanması sağlanmıştır. Son olarak, yara örtü malzemesi üzerine propolis damlatma yöntemi ile emdirilmiştir. Elektro-eğirme yöntemi sayesinde nanofibröz yapıların biyolojik ekstraselüler matriksi taklit etmesi ve biyouyumluluk sağlanması planlanmıştır. Literatürde yara iyileşmesi hedefli yara örtü malzemesi olarak polivinil alkol, ipek serisin, propolis ve poliüretan içerikli bir çalışma bulunmamış olup, ilk defa bu malzemelerin sinerjistik etkisi gözlenmiştir.
Elde edilen yara örtü malzemesinin karakterizasyonu için; taramalı elektron mikroskopisi (SEM) kullanılarak oluşan nanofiberlerin çap ve çap dağılımları, Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR) kullanılarak fonksiyonel grupların analizi, sıvı alımı oranının hesaplanması için şişme testi, zaman içerisindeki kütle kaybı tayini için bozunma testi, zaman içerisinde propolis salımının tayin edilebilmesi için salım testi yapılmıştır. Yara örtü malzemesinin antibakteriyel aktivitesi inhibisyon bölgesi testi yöntemi ile, biyouyumluluğu ise 3-4,5-dimetil-tiyazolil-2,5-difeniltetrazolyum bromür (MTT) analizi ile, yara kapatma yeteneği ise in-vitro yara iyileşmesi analizi (Scratch Assay) ile gerçekleştirilmiştir.

Abstract:
Under normal physiological conditions, healing of skin injury is a planned and organized process. In a healthy person, infection is avoided by activating the immune system to eliminate invasive pathogens. However, if it is contaminated by external factors, infection occurs, and it compromises the normal wound healing process by preventing growth factors and extracellular matrix components (collagen, elastin, and fibrin) from playing an active role. Therefore, it has become important to develop antimicrobial dressings that can prevent bacteria from entering the wound and prevent the growth of microorganisms. In recent studies, it has been shown that the use of synthetic polymers with natural polymers and natural products increases the antimicrobial activity of the wound dressing material.
Polyvinyl alcohol (PVA) was used in the produced wound dressing material due to its elasticity and high electro-spinning ability, and polyurethane (PU) due to its properties to provide the ideal moist environment and prevent infection by acting as a barrier. Silk sericin (SS) and propolis were preferred because they show antibacterial activity, accelerate wound healing and are of natural origin. The PVA-SS polymer solution was brought together on the polyurethane foam membrane by electro-spinning method, and the polymers were cross-linked with N, N-Carbonyldiimidazole (CDI). Finally, the dressing material was impregnated propolis via drip method. Nanofibrous structures are planned to mimic the biological extracellular matrix and provide biocompatibility with the electro-spinning method. In the literature, there has not been any study found layered wound dressing material produced from polyvinyl alcohol, silk sericin, propolis and polyurethane. Thus, the synergistic effect of these materials was observed for the first time.
For the characterization of the obtained wound dressing material; diameter and diameter distributions of nanofibers determined by using scanning electron microscopy (SEM), analysis of functional groups determined by using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR).  Swelling test was carried out to calculate the rate of fluid uptake and decomposition test was performed for mass loss over time and propolis release test was performed for determination of propolis release over time. The antibacterial activity of the dressing material was investigated by the inhibition zone test method, and the biocompatibility was examined by 3-4,5-dimethyl-thiazolyl-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) analysis and wound closure ability was determined by in-vitro wound healing analysis (Scratch Assay).