Trombosit aktivasyonu için alternatif mekanik yöntemlerin belirlenmesi ve geliştirilmesi
Determination and development of alternative mechanical methods for thrombocyte activation
Yazar: NAİM YAĞIZ DEMİR
Danışman: DOÇ. DR. MEMED DUMAN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı / Nanotıp Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyofizik = Biophysics ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Kan trombositleri = Blood platelets

Özet:
Trombositler pıhtı oluşumu, yara iyileşmesi ve doku yenilenmesinde görevli kan hücreleridir. Kan plazmasında çeşitli ayırma yöntemleri ile zenginleştirilerek trombositçe zengin otolog plazma elde edilir. Bu plazma PRP (platelet-rich plasma) olarak isimlendirilir. PRP'nin etkinliği yara iyileşmesi ve doku yenilenmesi üzerine yapılan çeşitli klinik çalışmalarla kanıtlanmıştır. Bunun yanında aktive edilmiş PRP kullanımında bu etkinliğin arttığı bilinmektedir. Aktive PRP ile yapılan çalışmalarla iyileşme sürecinin hızlandığı gösterilmiştir. Ancak PRP aktivasyonunda kullanılan biyokimyasal yöntemler inflamatuar etki yaratabilmektedir. Bu nedenle tez çalışması kapsamında trombosit aktivasyonu için alternatif mekanik yöntemler geliştirmek amaçlanmıştır. Mikroakışkan sistemlerde kayma gerilimi uygulayarak aktivasyon ve ultrasonik ses dalgaları ile uyarım araştırılan yöntemlerdir. Tez çalışması kapsamında mikroakışkan sistemlerde farklı genişliklere sahip sütunlu ve düğümlü tasarımlar yapılmıştır. Bu tasarımlar akış simülasyonunda test edilerek uygulanan kayma gerilimleri belirlenmiştir. Daha sonra bu çipler PMMA (polimetil metakrilat) tabakalardan CO2 lazer ile işlenerek üretilmiştir. Üretilen çiplerin karakterizasyonu optik profilometre ve USB mini mikroskop ile yapılmıştır. Ultrasonik ses dalgası ile uyarım için iki piezoelektrot tutucu hazne ve bir plazma haznesinden oluşan bir kit tasarlanmıştır. Bu iki piezoelektrotlardan birisi verici diğeri alıcı olarak kullanılmıştır. Üretilen akustik dalganın validasyonu bu şekilde yapılmıştır. İki piezoelektrotun arasında ise trombositleri içeren plazma haznesi bulunmaktadır. Bu kit PMMA ve asetat tabakalar kullanılarak hazırlanmıştır. Aktive edilen trombositler akım sitometrisi ile CD62P (P-Selektin) ekspresyonuna göre incelenmiştir. . Mikroakışkan çiplerinde en yüksek trombosit aktivasyon oranını %83.0 ile 97.5 dyne/cm2 kayma gerilimine sahip 8düğüm500 tasarımı verirken, ultrasonik yöntemlerde en yüksek aktivasyon oranını %53.9 ile 0.55 MHz frekanslı ses dalgaları vermiştir. Bu prototipler biyomedikal uygulamalarda kullanılmak üzere üretilecek kitler önemli bir altyapı oluşturacaktır.

Abstract:
Platelets are blood cells involved in clot formation, wound healing, and tissue regeneration. By enriching the blood plasma with various separation methods, platelet-rich plasma (PRP) is obtained. The effectiveness of PRP has been proven by various clinical studies on wound healing and tissue regeneration. In addition, it is known that this efficiency increases with the use of activated PRP. Studies with activated PRP have shown that the healing process accelerates. However, biochemical methods used in PRP activation can create an inflammatory effect. For this reason, it is aimed to develop alternative mechanical methods for platelet activation within the scope of the thesis. Activation by applying shear stress in microfluidic systems and excitation with ultrasonic sound waves are the methods investigated. Within the scope of the thesis, pillar-shaped and nodal designs with different widths were made in microfluidic systems. These designs were tested in the flow simulation and the applied shear stresses were determined. Subsequently, these chips were fabricated from PMMA (polymethyl methacrylate) sheets by processing with CO2 laser. Characterization of the fabricated chips was done with an optical profilometer and a USB mini microscope. On the other hand, a kit consisting oftwo piezoelectrode holder chambers and a plasma chamber is designed for excitation with ultrasonic waves. One of these two piezoelectrodes is used as a transmitter and the other as a receiver. The validation of the generated acoustic wave was done in this way. Between the two piezoelectrodes is the plasma chamber containing the platelets. This kit was prepared using PMMA and acetate sheets. Activated platelets were examined by flow cytometry for CD62P (P-Selectin) expression. In microfluidic chips, the 8node500 design with a shear stress of 97.5 dyne/cm2 gave the highest platelet activation rate of 83.0%, while sound waves with a frequency of 0.55 MHz gave the highest activation rate of 53.9% in ultrasonic methods. These prototypes will shed light on the kits to be fabricated for use in biomedical applications.