3 boyutlu biyo baskı yöntemi ile hidrojel katkılı doku iskeleti üretimi

Abstract

Doku mühendisliği için tasarlanan 3 boyutlu doku iskeletlerinin, uygun bir ortam sağlamak suretiyle doğal dokuların kendi kendini onarma mekanizması olarak adlandırılan fizyolojik olaylar bütününü desteklemek amacıyla hücre tutunumu kolaylaştırıcı bir faktör olarak kullanılabilmesi fikrinin umut verici bir kavram olduğuna inanılmaktadır. Bu hipotezi uygulamak amacıyla, Polilaktik asit ve Beta Trikalsiyum Fosfat ile oluşturulan doku iskeletleri üretilmiş, fakat bununla sınırlı kalınmayarak bu iki polimerik ve seramik fazın bir araya gelmiş kompozit yapıdaki haline farklı hidrojeller ile katkı yapılarak doku iskeletleri tipleri çeşitlendirilmiştir. Dört farklı hidrojel tipi varlığında 3 boyutlu biyo baskı tekniği ve katman üzerine eklemeli yazım yöntemi kullanılarak 3 boyutlu doku iskeletlerinin üretimi sağlanmıştır. Üretim işlemleri ardından doku iskeletlerinin morfolojik özellikleri taramalı elektron mikroskobu kullanılarak incelenmiş, mekanik özellikleri ise basma testleri yardımı ile ortaya çıkarılmıştır. Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi ile doku iskeletlerini oluşturan malzemeler arasındaki bağ etkileşimleri incelenmiştir. Diferansiyel taramalı kalorimetre yardımı ile belirli sıcaklık değerleri arasındaki termal davranışları ortaya çıkarılan doku iskeletlerinin aynı zamanda antimikrobiyal özellikleri de agar difüzyon testi ile ortaya konulmuştur. Son olarak da hücresel etkileşimlerin incelenmesi adına in vitro hücresel canlılık testleri ortaya konmuştur. Üretilen tüm doku iskeletleri arasında, kitosan içeren örnekler, diğer örneklere kıyasla morfoloji, biyobozunum ve hücre canlılığı gibi özellikler açısından üstün gelmiş ve doku mühendisliği çalışmalarında kullanılmak üzere oldukça yararlı özellikler ortaya koymuştur. Tüm bunlara ek olarak, kitosan içeren örneklerin vermiş olduğu başarılı sonuçlar neticesinde, bu doku iskeletlerinin yapısına amoksisilin katkısı yapılarak bu geniş spektrumlu bakterisit aktivitesi olan antibiyotiğin doku iskeletleri üzerindeki olumlu ve olumsuz etkileri detaylı olarak incelenmiştir.

3D Bioprinted scaffolds that is designed for tissue engineering are believed to be a promising concept in order to assist cell adhesion by providing a compatible environment and ultimately supporting the natural phenomenon called self-repair mechanism of native tissues. In order to practice this hypothesis, scaffolds consisted by Polylactic acid (PLA) and ß-tricalcum phosphate (ß-TCP) were incorporated independently with different hydrogels and manufactured using 3D bioprinting method in order to display a comprehensive analysis between four different hydrogels and their effects on the chemical, morphological, thermal, antibacterial and cellular behaviour of the scaffolds. In order to reveal the morphological features of the scaffolds, scanning electron microscopy was used. On the other hand, compressive strength test was used to obtain mechanical properties. Chemical interactions and bonds between the materials used was revealed using fourier transform infrared spectroscopy and thermal behaviour of the scaffolds was analysed by differential scanning calorimetry. Agar diffusion test and in vitro cellular behaviour tests were performed in order to reveal characteristic features of the scaffolds such as antibacterial activity and cellular behaviour in terms of cell proliferation and adhesion. Among others, chitosan including samples was demonstrated significantly superior and beneficial features such as highest biocompability and structural integrity in terms of morphology, compared to the other samples. Furthermore, chitosan including samples were enhanced with amoxicillin which is an antibiotic with wide spectrum of bactericidal activity, in order to increase antimicrobial activity of the scaffolds without compromising from already observed significant cellular response.