Kıkırdak doku hasarı tedavisinde kullanılmak üzere lif kabağı katkılı ipek-kitosan hidrojel doku iskelelerinin üretimi
Production of luffa cylindrica reinforced silk fibroin-chitosan hydrogel scaffolds for cartilage tissue defects
Yazar: İBRAHİM ERKUT ÖZER
Danışman: DOÇ. DR. AYLİN ZİYLAN
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Kıkırdak dokunun kendini yenileme özelliğinin düşük seviyede olmasından dolayı, dokudaki hasarın giderilmesinde güncel olarak kullanılan yöntemler sınırlı başarıya sahiptir. Son yıllarda, alternatif bir tedavi yöntemi olarak kullanılan doku mühendisliği yaklaşımı olumlu sonuçlar vermektedir. Bu çalışmada, kıkırdak doku hasarını gidermek için lif kabağı katkılı ipek-kitosan hidrojel doku iskeleleri üretilmiştir. Çalışmada biyouyumlu ve biyobozunur özellikteki ipek ve kitosan polimerleri, doğal kaynaklardan elde edilen ve toksin olmayan genipin ile çapraz bağlanmıştır. Hidrojel doku iskelelerinin mekanik özelliklerini güçlendirmek için, katkı elemanı olarak lif kabağı kullanılmıştır. Kitosan ve ipek çözeltilerinin eşit oranda karıştırılıp, lif kabağının eklenmesi ardından, yapıya dondurarak kurutma işlemi uygulanmıştır. Dondurarak kurutulmuş doku iskeleleri farklı genipin konsantrasyonları kullanılarak çapraz bağlanmıştır. Genipin konsantrasyonu değişiminin ve lif kabağı katkısının doku iskelesi özellikleri üzerinde etkisi incelenmiştir. Morfolojik ve kimyasal özelliklerinin karakterizasyonunda sırasıyla, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve Fourier dönüşümlü kızıl ötesi spektrometresi (FTIR) kullanılmıştır. Doku iskelelerinin şişme davranışının belirlenmesi için fosfat tamponlu salin (PBS) çözeltisi içerisinde şişme testi gerçekleştirilmiştir. Oluşturulan doku iskelelerinin viskoelastik ve mekanik özelliklerinin karşılaştırılması için doku iskelelerine dinamik mekanik analiz (DMA) ve basma testi uygulanmıştır. Çalışma sonucunda, üretilen lif kabağı katkılı kompozit doku iskelelerinden L-CSG3 örneği, basma mukavemeti ve tan delta değerleri göz önüne alındığında, insan kıkırdak mekanik özelliklerine en yakın sonuçları vermiştir.

Abstract:
Current therapies for the treatment of cartilage defects are limited due to the low self-healing capacity of cartilage. In recent years, tissue engineering has been proposed as a promising approach for cartilage regeneration. In this study, silk fibroin-chitosan hydrogels reinforced with Luffa cylindrica were prepared for cartilage tissue defects. Biocompatible, biodegradable silk fibroin and chitosan polymers were cross-linked with genipin which is a natural and nontoxic crosslinking agent. In order to improve the mechanical properties of hydrogel scaffolds, Luffa cylindrica was used as the reinforcement. Scaffolds were prepared by mixing chitosan and silk fibroin solutions at a volume of 1: 1 followed by adding Luffa cylindrica and freeze-drying. Then, the freeze-dried scaffolds were crosslinked with genipin at different concentrations. The influence of genipin concentration and addition of the Luffa cylindrica on the scaffold properties were evaluated. The morphologies and chemical structures of the scaffolds were characterized by scanning electron microscope (SEM) and Fourier-transformed infrared spectroscopy (FTIR), respectively. The swelling ratio test of the scaffolds was carried out in phosphate buffered saline (PBS) solution. Furthermore, the viscoelastic and mechanical properties of the scaffolds were examined by dynamic mechanic analysis (DMA) and compression test. As a result of the study, among the Luffa cylindrica reinforced composite tissue scaffolds, L-CSG3 showed similar properities with the human cartilage tissue in terms of compressive modulus and tan delta values.