Halomonas levan hydrogels for skin tissue engineering applications - Selvi ,Sinem Selvin (My University, 2019)
Hidrojeller son derece yüksek hidrofilik özelliğe sahip polimerik ağsı yapılardır. Bu yapılar, kimyasal ve fiziksel yöntemlerle çapraz bağlanarak elde edilen 3 boyutlu iskeletlerdir. Hidrojen bağlarına sahip hidrojeller, yüksek sıvı tutma kapasitesine ve suyu yapılarının içine hapsedip şişme ve kuruduktan sonra tekrar su içerisinde şişebilme özelliklerine sahiptir. Biyo-uyumlulukları, esnek yapıları, yüksek su içerikleri ve sıcaklık gibi etmenlere hassas olmaları sebebiyle hücre, doku ve organ onarımı ve yenilenmesi amacıyla sıklıkla kullanılmaya başlanmıştır. Günümüzde pek çok farklı doğal polimer hidrojel yapımı için kullanılmaktadır. Levan polimeri β (2 → 6) bağlarına sahip fruktoz monomerlerinden oluşan bir doğal polimerdir. Biyo-uyumlu, suda çözünebilen ve yüksek yapışkan özelliklere sahip levan, tıp, ilaç, gıda ve kozmetik alanlarında kullanılmış ancak yüksek maliyetleri sebebiyle çalışmalar sınırlı kalmıştır. Halomonas smyrnensis ise levan üreten ilk halofilik bakteri olarak bulunmuş ve steril olmayan üretim koşullarda da üretim yapılabilindiğinden, üretim maliyetleri azaltılmıştır. İlerleyen yıllarda, kolaylaşan üretim sonrasında levanın anti-kanser, anti-oksidant ve pıhtı önleyici gibi özellikleri bulunmuştur. Bu tez çalışması kapsamında, levan polimeri, doku mühendisliği alanındaki kullanım alanını arttırmak amacıyla öncelikle modifiye edilmiştir. Polimer öncelikle hidrolizlenmiş bu sayede kimyasal olarak daha iyi modifiye edilmesi düşünülmüştür. Bu doğrultuda, polimer hidrolizlenmiş, fosfonatlanmış, sülfatlanmış ve sülfatlanıp fosfonatlanmıştr. Modifikasyonlar FTIR ve EDS gibi yöntemlerle doğrulanmıştır. Doğal levan polimerinin ve modifiye edilmiş polimerlerin çapraz bağlayıcı yardımı ile hidrojel oluşturulması hedeflenmiştir. Sülfatlanmış, hidrolizlenmiş ve sülfatlanıp fosfonatlanan polimer ile istenen özelliklerde hidrojel oluşturulamamış, ancak doğal Halomonas levan polimeri (HL) ve fosfonatlanan levan (PhHL) ile BDDE çapraz bağlayıcısı kullanılarak hidrojel oluşturulmuştur. Oluşturulan hidrojeller ile şişme testi yapılmıştır. En yüksek şişme derecesi en düşük BDDE içeren hidrojelde 5.092 olarak bulunmuştur (PBS içerisinde, 37oC). İçerdikleri yüksek çapraz bağlayıcı nedeniyle PhHL örneklerinin şişme dereceleri daha düşük olmuştur. Daha sonraki çalışmalarda hidrojellere resveratrol yüklemesi yapılmış ve salım miktarları tespit edilmiştir. Düşük çapraz bağlayıcısı içeren HL örneği ilk 6 saatte neredeyse tüm resveratrolün salımını yapmış ancak daha yüksek BDDE içeren PhHL1 örneği 24 saatin sonunda dahi % 83.43 oranında salım yapmıştır. Hidrojellerin reolojik ve yapışkanlık özellikleri de reometre yardımı ile tespit edilmiştir. Aynı zamanda, hidrojeller ile hücre kültürü deneyi yapılmış ve insan keratinosit (HaCaT) hücreleri kullanılmıştır. 72 saatin sonunda tüm hidrojellerin biyouyumlu olduğu bulunmuş ve deri doku mühendisliği uygulamaları için uygun olduğu tespit edilmiştir.Şubat, 2019 SİNEM SELVİN SELVİ

Hydrogels have high hydrophilic features and they are synthesized by crosslinking with chemical and physical methods. They are 3-dimensional structures with great water containing capacity. These polymeric networks are able to swell and de-swell in reversible ways. Hydrogels are recently widely used in cell, tissue and organ repair and regenerations. Several different polymers are used for hydrogel formation.Levan is fructose polymer that consist of β (2 → 6) linkages. Levan is a bio-compatible, water soluble and highly adhesive polysaccharide and it is widely used in medicine, food and cosmetic industry but researches are limited due to high costs of production. Halomonas smyrnensis is reported as the first halophilic levan producer extremophile and this microbial system decreased the production costs considerably by enabling unsterile production conditions. In further years, many studies such as anti-cancer, anti-oxidant and anti-coagulant features of levan were investigated.Within the scope of the thesis, levan is aimed to be used in skin tissue engineering. Levan is first hydrolyzed and then modified. Phosphonation, sulfation and phosphonation of sulfated levan modifications were performed. Modifications were structurally verified with FTIR and EDS. Natural Halomonas levan (HL) and modified levan polysaccharides were crosslinked with BDDE in order to form hydrogels. Only HL and phosphonated levan (PhHL) formed hydrogels with suitable properties. Swelling tests of synthesized hydrogels were performed and highest swelling degree was found to be 5.092 (in PBS, at 37oC) which belonged to HL hydrogel with lower crosslinker amount. Due to high amount of BDDE, swelling degrees of PhHL hydrogels were found to be lower. In further studies, resveratrol entrapment and release studies were determined. HL hydrogel with less BDDE, released nearly all resveratrol within only 6 hours. PhHL1 hydrogel released 83.4% after 24 hours and no further release was found after 72 hours. Rheological studies and adhesive properties were investigated with rheometer. Also, cell culture experiments were performed with human keratinocyte cells. After 72 hours it was found that all hydrogels were biocompatible and suitable for skin tissue engineering applications.Februrary, 2019 SİNEM SELVİN SELVİ
Keywords: Deri Doku Mühendisliği Hydrogel; Hidrojel; Levan; Skin Tissue Engineering