Yara örtüsü uygulamaları için nanopartikül ve antibiyotik yüklüdoku iskelelerinin 3D basımı
3D printing of nanoparticle and antibiotic-loaded scaffolds forwound dressing applications
Yazar: SEMA TUĞÇE AYDIN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ESRA YÜCA ; DOÇ. DR. OĞUZHAN GÜNDÜZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji ve Genetik  Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Günümüzde nanoteknolojik yaklaşımların özellikle doku mühendisliği, malzeme
bilimi ve buna bağlı olarak biyomedikal alanına sağladığı üstün katkılarla birlikte,
doğal yöntemlerle iyileşemeyen ya da iyileşmesi uzun süren kronik yaraların
iyileşme sürecini hızlandıracak yara-yanık örtü malzemeleri geliştirilmektedir.
Doğal, sentetik veya kompozit malzemelerin bir yara örtüsü oluşturmak amacıyla
3 Boyutlu (3B) olarak basımı, 3B yazıcıların geliştirilmesiyle mümkün hale
gelmiştir. Yara örtüleri, yarayı kontaminasyondan korumanın yanı sıra yara
bölgesine biyoaktif molekülleri vermek için de bir platform olarak kullanılabilir.
Böylece, yara iyileştirme işleminde hem malzemenin kendine has özellikleri ile
yara bölgesine destek olması sağlanır hem de ilaç gibi biyoaktif moleküllerin salımı
ile bu süreç hızlandırılabilir.
Bu tez çalışmasının amacı, sodyum aljinat (SA), kitosan (Ch) gibi doğal
polimerlerin, polivinil alkol (PVA) gibi sentetik polimer ile desteklenerek,
antibiyotik ve gümüş nanopartikül içerikli antibakteriyel bir yara örtüsünün 3B
basımını sağlamaktır. Malzemenin fiziksel özellikleri için yoğunluk, yüzey gerilimi
ve viskozite ölçümleri ve mekanik özellikleri için çekme testi yapılmıştır. 3B basımı
yapılan doku iskelelerinin morfolojik analizi için taramalı elektron mikroskobu
(SEM) kullanılmıştır ve doku iskelesinde bulunan her bir por boyutu histogram
grafiği ile gösterilmiştir. Doku iskelelerinin kimyasal analizi için Fourier dönüşümlü kızılötesi (FT-IR) spektroskopisi kullanılmıştır ve kullanılan her bir
polimer ve antibiyotiğe ait literatürle uyumlu spesifik pikler gösterilmiştir.
Özellikle doku iskelesi içerisinde bulunan farklı oranlardaki gümüş
nanopartiküllerinin ve kitosanın birbiriyle olan etkileşimine göre değişen yapısal
analizleri X-ışını kırınımı (XRD) ile ölçülmüştür. Antibiyotik ve nanopartiküllerin
antibakteriyel özellikleri, gram pozitif bir bakteri olan Staphylococcus aureus'a
karşı disk difüzyon metodu ile incelenmiştir. Ayrıca doku iskelelerinin çapraz
bağlanma etkisini ve bozunma davranışlarının analizi için degredasyon testi
yapılmıştır ve in vitro sitotoksik özellikleri L929 hücre kültüründe MTT metodu
kullanılarak değerlendirilmiştir. Antibiyotik ve farklı oranlardaki
nanopartiküllerin her biri için farklı zamanlardaki salım davranışlarının ölçümü
UV spektroskopisi ile yapılmış ve bu salım davranışlarına göre kümülatif salım
grafikleri hazırlanmıştır.

Abstract:
Nowadays, with the contributions of tissue engineering and materials science,
wound-burn dressing materials are being developed that will accelerate the
healing process of chronic wounds that cannot be healed by natural methods or
that take a long time to heal. 3D printing of natural, synthetic, or composite
materials to create a wound dressing has become possible with the development
of 3D printers. In addition to protecting the wound from contamination, dressings
can be used as a platform to deliver bioactive molecules to the wound site. Thus,
in the wound healing process, the material provides support to the wound area
with its unique properties, and this process can be accelerated by the release of
bioactive molecules such as drugs.
This thesis aims to provide 3D printing of an antibacterial wound dressing with
natural polymers such as sodium alginate (SA), chitosan (Ch) with such a
supporting synthetic polymer such as polyvinyl alcohol (PVA), containing
antibiotics and silver nanoparticles. Density, surface tension, and viscosity
measurements were made for the physical properties of the material and tensile
tests were analyzed for the mechanical properties. Scanning electron microscopy
(SEM) was used for the morphological analysis of 3D printed scaffolds and each
pore size in the scaffold was shown with histogram graph. Fourier transformation
infrared spectroscopy (FT-IR) was used for chemical analysis of scaffolds and
specific peaks compatible with the literature for each polymer and used antibiotic
are shown. In particular, the structural analyzes of silver nanoparticles and chitosan in different proportions in the tissue scaffold were measured by X-ray
diffraction (XRD). Antibacterial properties of antibiotics and nanoparticles were
investigated against Staphylococcus aureus gram-positive bacteria by disk
diffusion method. In addition, degradation test was performed for the analysis of
the cross-linking effect and degradation behavior of the scaffolds. It was evaluated
using the MTT method in L929 cell culture for the analysis of its in vitro cytotoxic
properties. The measurement of the release behavior at different times for each of
the antibiotics and nanoparticles in different ratios was made by UV spectroscopy.
According to these emission behaviors, cumulative emission graphs were
prepared.