Kişiye özel doku yaması olarak kullanılmak üzere uyarılmış pluripotent kök hücre yüklü poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) bazlı membranların hazırlanması
Preparation of PHBHHx based tailor –made tissue patches
Yazar: MERYEM YILDIRIM
Danışman: DOÇ. DR. NELİSA TÜRKOĞLU ; DOÇ. DR. MURAT DEMİRBİLEK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji ve Genetik  Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Günümüzde uygulama alanı ve önemi gittikçe artan biyouyumlu, güvenilir ve etkin olan biyomalzemeler, insan vücudunda hasar gören/ kaybedilen organ veya dokuların işlevlerini yerine getirmek veya desteklemek amacıyla kullanılan malzemelerdir. Doku mühendisliğinde biyomalzemelerin fiziksel, mekanik ve biyolojik özellikleri, onarımı hedeflenen dokunun özelikleri ile uyumlu olacak şekilde tasarlanmalıdır. Hedef dokuya uygun olarak tasarlanan biyomalzemeler uygun bozunma hızına, yeterli mekanik dayanıma, hücrelerin üremesi ve göç edebilmesinin yanı sıra, besin/atık maddelerin difüzyonunu sağlayacak gözenekli yapıya ve hücre üremesi/farklılaşmasını sağlayacak yüzey özeliklerine sahip olması istenen üç boyutlu yapılardır. Biyomalzeme üretiminde kullanılan malzemeler vücut içine yerleştirildiğinde istenmeyen doku tepkilerine yol açmayacak şekilde biyouyumlu olmalı ve toksik özelik göstermemelidir.Sunulan tez çalışmasında, doku mühendisliğinde kullanılmak üzere kişiye özel doku yaması olarak kullanılmak üzere biyouyumlu ve yeterli mekanik dayanıma sahip yapıda PHBHHx bazlı yamaların geliştirilmesi amaçlanmıştır. Sentezlenen doku yamasında ana iskeleti olarak Poli (3-hidroksibutirat-ko-3-hidroksiheksanoat) (PHBHHx) kullanılmıştır. Poli (3-hidroksibütirat-ko-3-hidroksiheksanoat) (PHBHHx) polihidroksialkanoat (PHA) ailesine ait bir bakteriyel polyesterdir. Diğer, PHA ailesi üyeleri ile karşılaştırıldığında, PHBHHx daha iyi mekanik özelliklere sahiptir. PHBHHx biyolojik olarak parçalanabilir ve diğer bakteriyel polyesterlere göre daha düşük kristallik değerine sahiptir. Sunulan tez çalışmasında PHBHHx' in bu özelliklerinden dolayı doku yaması olarak kullanılmasına karar verilmiştir.
Yapılan tez çalışmasında PHBHHx/ Parafin mum blend yapıda membranlar hazırlanmıştır. Hazırlanan yamaları karakterize etmek için; yamaların şişme profili, biyodegradasyon profili incelenmiştir. Yamaların morfolojik özellikleri Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) kullanılarak görüntülenmiştir. Hazırlanan yamaların yüzey alanı Yüzey Alanı Ölçüm cihazı (BET) kullanılarak belirlenmiştir. PHBHHx ve PHBHHX/ Parafin mum yamaların termal özelliklerinin belirlenmesi için termogravimetrik analizleri yapılmıştır. Mekanik dayanımı Dinamik Mekanik Analiz cihazı (DMA) kullanılarak incelenmiştir. Membranların kimyasal yapı analizi Fourier Dönüşümlü Kızılötesi spektroskopi (FTIR) ile kalitatif olarak belirlenmiştir. Raman spektrofotometresi kullanılarak FTIR sonuçları doğrulanmıştır. Hazırlanan malzemenin fare fibroblast hücreleri (L929 hücre hattı) üzerine sitotoksisiteleri incelenmiştir. Hücre canlılığının belirlenmesi amacıyla mitokondriyal canlılık analizi (MTT) yapılmıştır. Membranlara hücre tutunma kapasitelerini belirlemek için 1, 3 ve 5 günlük hücre adezyon deneyleri yapılmıştır. Membranların antioksidan- oksidan kapasiteleri L929 hücre hattı kullanılarak tespit edilmiştir. Doku yaması olarak kullanılmak üzere hazırlanan malzemelerin hücre döngüsüne etkisi değerlendirilmiştir. Laboratuvarımızda önceki çalışmalarımızda elde ettiğimiz uyarılmış pluripotent kök hücreler (UPKH) hazırlanan doku yamaları üzerinde kültüre edilmiş ve kişiye özel hale getirilmesi hedeflenmiştir.

Abstract:
Biocompatible, reliable and effective biomaterials are an increasing demand d to fulfill or support the functions of damaged/lost organs for the human body. The physical, mechanical and biological properties of biomaterials are critical for tissue engineering applications. Biomaterials designed in accordance with the target tissue are three-dimensional structures that are desirable to have appropriate degradation rate, adequate mechanical strength, cell proliferation and migration, as well as the porous structure for the diffusion of nutrients/wastes, and surface properties for cell reproduction/differentiation. The materials obtained should be biocompatible and non-toxic to prevent undesired reactions.
In this thesis, we aimed to develop PHBHHx based biomaterials which are porous, non-toxic, biocompatible and have sufficient mechanical strength for use as tissue patch to use in tissue engineering. Poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) (PHBHHx) was used as the main skeleton of the synthesized tissue patch. Poly (3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) (PHBHHx) is a bacterial polyester of the polyhydroxyalkanoate (PHA) family. PHBHHx has stronger mechanical properties among other PHA family members. Besides,PHBHHx is biodegradable and has a lower crystallinity compared to other bacterial polyesters. Thanks to these properties, PHBHHx is intended to be used as an ideal tissue patch. In this study, PHBHHx / Paraffin wax blend membranes were prepared.
The swelling profile and biodegradation profile of the biomaterials were evaluated. The morphological properties of the material were visualized using Scanning Electron Microscopy (SEM). The surface area and pore structures of the biomaterials were determined using Brunauer-Emmett- Teller (BET) surface area. Thermogravimetric analyzes were performed to determine the thermal properties of PHBHHx and PHBHHX / Paraffin wax membranes. The mechanical strength of the material was evaluated using the Dynamic Mechanical Analyzer (DMA). Young modulus and elongation at break values were compared. The chemical structure analysis of the membranes was carried out qualitatively by FTIR spectrophotometer. FTIR results were confirmed using Raman spectrophotometer. In addition, cell viability of PHBHHx was determined in studies. The cytotoxicity of the material on fibroblast cells (L929) was examined by mitochondrial viability analysis (MTT). Cell adhesion experiments for 1, 3 and 5 days were performed. The antioxidant-oxidant capacities of the membranes were determined using the fibroblast cell line (L929). The induced pluripotent stem cells (IPSc) obtained from our previous studies in our laboratory were loaded on the PHBHHx-based membranes .