Karaciğer dokusu temelli hidrojel biyomalzeme geliştirilmesi
Development of hydrogel biomaterials derived from liver tissue
Yazar: CAN ERGÜN
Danışman: PROF. DR. YAŞAR MURAT ELÇİN
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyomühendislik = Bioengineering ; Kimya = Chemistry
Dizin: Biyomalzemeler = Biomaterials ; Ekstrasellüler matriks = Extracellular matrix

Özet:
Bu tez çalışmasında, sığır karaciğer hücre dışı matriksi (HDM), optimize edilen protokoller ile karaciğer doku mühendisliği uygulamalarında hepatik hidrojel ve üç boyutlu (3B) iskele olarak kullanılmak üzere hücrelerinden arındırıldı. Bu amaçla, çalışmanın ilk aşamasında karaciğer dokuları Triton X-100, perasetik asit (PAA), amonyum hidroksit (NH4OH) veya sodyum dodesil sülfat (SDS) kullanımını içeren farklı protokoller ile deselülerize edildi. Protokollerin etkinliklerinin değerlendirilmesi amacıyla histokimyasal boyamalar ve DNA içeriği analizleri gerçekleştirildi. Ayrıca, deselülerize karaciğer HDM'leri, morfolojik özellikleri ve total protein, kollajen ve sülfatlanmış glikozaminoglikan (sGAG) gibi biyoaktif içerikleri bakımından karakterize edildi. Ardından, enzimatik sindirim ve fiziksel çapraz bağlama uygulamaları ile deselülerize hepatik HDM temelli hidrojel geliştirildi. Deselülerize HDM hidrojellerin türbidimetrik karakterizasyonu sonrasında kalıplama ve dondurup-kurutma tekniği ile 3B hepatik iskeleler üretildi ve karakterize edildi. 3B hepatik iskelelerin karakterizasyonları kapsamında, morfolojik (SEM), termal (TGA), mekanik (basma testi), kimyasal (FTIR), fiziksel (su tutma ve bozunma) ve biyolojik (in vitro sitotoksisite) özellikleri incelendi. Sonuçlar, sığır karaciğer HDM'sinin doğal biyoaktif içeriğinin korunarak farklı konsantrasyonlarda SDS kullanımı ile etkin olarak hücrelerinden arındırılabildiğini gösterdi. Bulgular aynı zamanda, deselülerize karaciğer HDM'den, optimal biyomalzeme özelliklerine sahip biyaoktif hidrojel ve 3B doku iskelelerinin geliştirilebildiğini gösterdi. Bu tez çalışmasının bulguları, hücresizleştirilmiş sığır karaciğer dokularının, karaciğer doku mühendisliği ve rejeneratif tıp uygulamalarında biyoaktif hidrojel ve iskele malzemesi olarak kullanılabileceği görüşünü desteklemektedir.

Abstract:
In this study, bovine liver extracellular matrix (ECM) was decellularized using an optimized protocol for use as a hepatic hydrogel and three-dimensional (3D) scaffold in liver tissue engineering applications. To reach this aim, in the first part of this study, liver tissues were decellularized with different protocols including Triton X-100, peracetic acid (PAA), ammonium hydroxide (NH4OH) or sodium dodecyl sulfate (SDS) treatments. Histochemical staining and DNA content analysis were performed to evaluate the efficiency of protocols. Also, decellularized liver ECMs were characterized for their morphological properties and bioactive contents such as total protein, collagen and sulfated glycosaminoglycans (sGAG). Then, decellularized hepatic ECM based hydrogel was produced by enzymatic digestion and physical crosslinking approaches. Following the turbidimetric characterization of decellularized ECM hydrogels, 3D hepatic scaffolds were fabricated by molding and freeze-drying technique and then characterized. Morphological (SEM), thermal (TGA), mechanical (compression test), chemical (FTIR), physical (swelling and degradation) and biological (in vitro cytotoxicity) properties of the 3D hepatic scaffolds were examined within the scope of characterizations. Results showed that, bovine liver ECM could be effectively decellularized by using different concentrations of SDS by maintaining substantially natural bioactive components. Furthermore, findings showed that bioactive hydrogel and 3D tissue scaffolds with optimal biomaterial properties can be fabricated from this decellularized liver ECM. Finding of this thesis study support the notion that, decellularized bovine liver tissues can be used as a bioactive hydrogel and a scaffold material in hepatic tissue engineering and regenerative medicine applications.