Biyomedikal Uygulamalar için Kendi Kendini Onaran Yenilikçi Malzemelerin Geliştirilmesi ve Karakterizasyonu
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı Başkanlığı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: DİLARA YILMAZ AYKUT
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Hüseyin Deligöz
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Doğal polimerlere dayalı enjekte edilebilir hidrojeller, yara iyileşmesi gibi çeşitli doku mühendisliği uygulamaları için büyük potansiyel göstermiştir. Bununla birlikte, zayıf mekanik özellikler ve zayıf kendi kendini iyileştirme yeteneği açısından çözülmesi gereken zorluklar içermektedir. Bu çalışmada, metakrilatlanmış kappa-karagenan (KKM) üzerine konjuge akrilat-β-siklodekstrin (Ak-β-SD) ile jelatin üzerindeki aromatik kalıntılar arasında kendi kendini iyileştirme özelliği sağlamak için bir konak-konuk supramoleküler etkileşimi tanımlanmıştır. Bu kapsamda, Ak-β-SD'yi oluşturmak için önce bir KKM sentezlenmiş, ardından doğal hücre dışı matrisi (ECM) taklit etmek için jelatinli ikili çapraz bağlı hibrit hidrojeller üretilmiştir. İkili çapraz bağlama, KKM omurgasında mekanik mukavemeti ve kararlılığı artıran potasyum klorür (KCl) ve foto çapraz bağlama işlemleriyle gerçekleştirilmiştir. Hibrit hidrojeller, minimal invaziv bir şekilde kolayca uygulanan ve enjeksiyon sırasında kayma gerilimine katkıda bulunan, kayma ile incelme, kendi kendini iyileştirme ve enjekte edilebilir davranış sergilemişlerdir. In-vitro çalışmalar, gelişmiş hücre canlılığını göstermiş, ayrıca hücre göçünü ve hücre-hücre etkileşimini incelemek için çizik deneyleri (yara kapanma testi) yapılmıştır. Sonuçlar değerlendirildiğinde, çapraz bağlanma öncesi ve sonrası KK üzerinde metakrilat sübstitüsyonunun 1H-NMR spektrumu, metakrilat reaksiyonunun başarılı olduğunu gösterirken FTIR analizi de KKM spektrumunda metakrilat reaksiyonunu doğrulamıştır. Akrilat-β-SD FTIR spektrumu incelendiğinde, akriloil klorürün β-SD'e etkin bağlandığı ilgili piklerin varlığından anlaşılmıştır. KKM konsantrasyonunun artışı ile hidrojellerin gözenekliliğinin arttığı tespit edilmiştir. Ek olarak, protein-polisakkarit yapının hibrit iskelesine dahil edilmesiyle %2, %3 ve %4 KKM (ağ./hac.) içeren biyopolimerin kimyasal çapraz bağlanmasının sonucu olarak elastik modülde önemli/gözlemlenebilir bir artış görülerek sırasıyla 11,6 kPa, 15,1 kPa, 27,9 kPa değerleri elde edilmiştir. Dahası hibrit hidrojeller, sırasıyla 181 kPa, 273 kPa, 341 kPa sıkıştırma gerilimi ve %50, %49 ve %44 kopma anında uzama sonuçları ile iyi mekanik performanslar sergilemişlerdir. Bu davranış, geri kazanım yüzdesi ile desteklenmiş ve farklı konsantrasyonlara sahip KKM hidrojellerinin analizleri sırasıyla %90,1, %96,0 ve %98,4 ile sonuçlanmıştır. Polimerlerin kendi kendini iyileştirme ve kayma incelmesi özelliğini göstermek için gerçekleştirilen reoloji deneylerinde KKM konsantrasyonlarından bağımsız olarak depolama modülü değerinin tüm frekans aralığında kayıp modülü değerinden daha büyük olduğu gözlenmiştir. Bu sonuçlar, düşük ve yüksek frekans değerleri arasında jel benzeri profiller sergilediğini doğrulamıştır. Gerinim genliği taramasında, düşük gerinim uygulandığında (%1) konak-konuk etkileşimler tarafından bozulan ağdan supramoleküler hibrit hidrojellerin G' değerinin hızlı bir şekilde orijinal durumuna geri döndüğüne işaret etmiştir. Ek olarak makroskobik (stereo optik mikroskop ve floresan mikroskobu) testler gerçekleştirilerek kendi kendini iyileştirme davranışı kanıtlanmıştır. Supramoleküler hibrit hidrojellerin bu özellikleri, her bir geri kazanım döngüsü altında sergilenmiştir. Ayrıca, kayma hızıyla birlikte, hidrojelin viskozitesi oda sıcaklığında kademeli olarak düşmüştür ve bu da iyi enjekte edilebilir davranışa yol açmıştır. Hazırlanan hidrojellerin salım özütleri sitotoksisite testi ile değerlendirilmesi sonucunda hidrojellerin hücre canlılığı gösterdiği ve ürünlerin biyouyumlu olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Yara oluşumundaki yara kapanmasını ve hücre göçünü taklit etmek için bir çizik testi gerçekleştirilmiştir. 48 saat sonra tedavi grubundaki hücrelerin model bölgeye daha fazla göç ettiği ve yarayı kapattığı tespit edilmiştir. Kendi kendini iyileştiren ve enjekte edilebilir ikili çapraz bağlı hibrit hidrojellerin konak-konuk etkileşimleri ile kombinasyonunun, yara iyileştirme uygulamaları için umut verici ve işlevsel bir biyomalzeme platform sergilediği gösterilmiştir.