Yönlendirilmiş doku rejenerasyonu uygulamaları için biyoaktif cam içerikli, biyobozunur, çift katlı polimerik dental nanofiber membranların üretimi, In Vitro ve In Vivo değerlendirilmesi
Fabrication, In Vitro and In Vivo evaluation of bioactive glass-containing, biodegradable, double-layered polymeric dental nanofiber membranes for guided tissue regeneration applications
Yazar: CEREN EMİR
Danışman: PROF. DR. SEVİL YÜCEL ; DOÇ. DR. YEŞİM MÜGE ŞAHİN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Bariyer membranları = Barrier membranes ; Biyoaktif camlar = Bioactive glass ; Biyobozunur polimerler = Biodegradable polymers ; Biyocam = Bioglass ; Elektroeğirme yöntemi = Electrospinning method ; Polimerik membranlar = Polymeric membranes

Özet:
Periodontal hastalıkların sebep olduğu dişi destekleyen dokuların kayıplarının tedavilerine yönelik etkili biyomalzemelerin geliştirilmesi ve uygulanması oldukça önemlidir. Yetişkin periodontal dokuların rejenerasyon potansiyeli düşük olduğundan, dokuların rejenerasyon yeteneklerinin arttırılması ve yönlendirilmesinde kullanılacak biyomalzemeler sayesinde tedavi süreci hızlandırılabilmektedir. Dental biyomalzemelerin tasarım ve üretimleri gerçekleştirilirken biyouyumlu olması, toksik, alerjik veya immünolojik reaksiyona neden olmaması, işlevsel, kolay uygulanabilir ve üretilebilir olması temel olarak hedeflenmektedir. Bununla birlikte, farklı hücrelerden oluşan periodontal dokuların rejenerasyonunun optimal hızda yönlendirilmesi amacıyla, her hücre tipinin ihtiyacına doğrultusunda biyomalzeme tasarımı yapılmaktadır.  Polimerik dental membranlar periodontal tedavilerde kemik dokusunun boşluklarına fibroblastik hücre göçünü önlemek ve dokuların çoğalmasını uygun şekilde yönlendirmek amacıyla bir bariyer görevi sağlamak üzere kullanılan biyomalzemelerdir. Tez çalışması kapsamında, periodontal kemik doku ve bağ doku rejenerasyonunu ayrı ayrı destekleyecek çok katlı, biyoaktif, biyouyumlu ve antibakteriyel dental membran elektroeğirme yöntemiyle üretilmiştir. Klorheksidin glukonat (KH) yüklü nano boyutlu 45S5 biyoaktif cam (BG) içeren polivinil alkol nanofiber membranlar periodontal bağ doku rejenerasyonu için tasarlanmıştır. %10 BG içeren poli(laktik-ko-glikolik asit) (PLGA) ve poli(3-hidroksibütirat-ko-3-hidroksivalerat) (PHBV) polimer karışımının elektroeğirme yöntemiyle hazırlandığı nanofiber membranlar ise periodontal kemik doku rejenerasyonu için tasarlanmıştır. Her iki nanofiber membranların üretimi ayrı ayrı çalışılmış ve tüm karakterizasyon testleri ayrı ayrı gerçekleştirilmiştir.  BG içeren nanofiber membranların biyoaktivite özellikleri gösterilmiştir. In vitro hücre sitotoksisite testleri sonucunda membranların biyouyumlu olduğu ve hücrelerin membranların yüzeyine başarılı bir şekilde yerleşerek çoğaldığı gösterilmiştir. Nanofibröz membranlara yüklenmiş %1 ve %2 KH'nin salım profili incelenmiş ve membranlara antibakteriyel özellikler kazandırdığı yapılan antimikrobiyal testlerle gösterilmiştir. In vivo hayvan deneyleri sıçan üzerinde kalvaryal defekt oluşturularak, membranların yeni kemik ve damar oluşumu histomorfometrik analiz yapılarak gösterilmiştir. 45S5 BG içeren nanofibröz çok katlı dental membranların kemik ve fibroblast hücrelerinin çoğalmasını hızlandırdığı, membrana adhezyonunu arttırarak biyouyumlu ve biyoaktif olduğunu, in vivo sıçan kalvaryal defekt modelde kemik rejenerasyonu başarılı bir şekilde sağlayabildiğini gösterilmiştir.

Abstract:
The development and application of effective biomaterials for the treatment of loss of tooth-supporting tissues caused by periodontal diseases is very important. Since the regeneration potential of adult periodontal tissues is low, the treatment process can be accelerated by biomaterials that will be used to increase and direct the regeneration capabilities of tissues. Polymeric dental membranes are biomaterials used in periodontal treatments to provide a barrier to prevent fibroblastic cell migration into the cavities of bone tissue and to direct the proliferation of tissues appropriately. In this thesis, bioactive, biocompatible and antibacterial multi-layered dental membrane that will support periodontal bone tissue (GBR) and connective tissue regeneration (GTR) separately was produced by electrospinning method. Polyvinyl alcohol nanofiber membranes containing nano-sized 45S5 bioactive glass (BG) loaded with chlorhexidine gluconate (CH) were designed for GTR. Nanofiber membranes prepared by electrospinning of poly(lactic-co-glycolic acid) and poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) polymer blend containing 10% BG were designed for GBR. The all characterization tests of both nanofiber membranes were studied separately.  Bioactivity properties of BG-containing nanofiber membranes were demonstrated. In vitro cell cytotoxicity tests showed that the membranes were biocompatible and cells successfully migrated and proliferated on the surface of the membranes. The release profile of CH loaded on nanofibrous membranes was examined and it was shown by antimicrobial tests that the membranes have antibacterial properties. In vivo calvarial defect was created on a rat model and new bone and vessel formation of the membranes was demonstrated by histomorphometric analysis. It has been shown that nanofibrous multilayer dental membranes containing 45S5 BG accelerate the proliferation of bone and fibroblast cells, are biocompatible and bioactive by increasing adhesion to the membrane, and can successfully provide bone regeneration in the in vivo rat calvarial defect model.