Fabrıcatıon of levan-contaınıng fıbrous matrıces - Avşar, Gülben (My University, 2018)
LEVAN İÇEREN FİBRÖZ MATRİSLERİN ÜRETİMİYaşlanma, hastalanma ve yaralanma gibi nedenler organların veya dokuların fonksiyonlarının yitirilmesine veya azalmasına sebep olabilmektedir. Doku mühendisliği, herhangi bir yetersizliğin meydana geldiği durumlarda organ ve/ veya dokuların yenilenmesini ve yeniden oluşturulmasını amaçlayan bir disiplinler arası bilim dalıdır. Doku mühendisliğinde dokusal yenilenmelerin sağlanması için hücrelerin kendilerini doğal yaşam ortamlarındaymış gibi hissetmelerini sağlayan iskele yapıları kullanılır. Canlı vücudunda hücreler, ekstrasellüler matris denilen fibril ve porlu yapılardan oluşan bir ortam içinde bulunur. Hücrelerin doğal yaşamını taklit etmedeki en önemli faktör, aynı topografi ve fonksiyonaliteyi sağlayacak ekstrasellüler matrisi taklit etmektir. Bu nedenle, fibril yapıdaki iskeleler birçok doku mühendisliği uygulamalarında başarılı bir şekilde kullanılabilmektedir. Elektroeğirme yöntemi, hemen hemen her polimere uygulanabilmesi, kolay ve ucuz bir yöntem olması nedenleriyle, fibril yapıda iskelelerin üretiminde en çok tercih edilen tekniktir.Polisakkaritler, doğal polimerler olmaları nedeniyle birçok biyolojik aktiviteye sahiptirler. Bir homopolisakkarit olan levan, işlevsel bir polimer olarak medikal ve kimyasal endüstride gittikçe yükselen bir popülariteye sahiptir. Ayrıca levanın, suda çözünür, yüksek biyouyumluluğa sahip olması ve biyoyapışkan özelliğinin bulunması onu biyomedikal alanda oldukça çekici hale getirmektedir. Böylece, bu tez kapsamında, levan-kaynaklı fibril yapıları üretilerek levanın biyolojik ortamlardaki avantajlarından yararlanılması ile doku mühendisliği ihtiyaçlarına cevap verecek iskele yapılanın geliştirilmesi hedeflenmiştir.Bu amaçla, Halomonas symrnensis AAD6T bakterisi tarafından üretilen levan polimeri (HL), çözünürlülüğünü artırmak amacıyla hidrolizlenmiştir. Hidrolizlenen polimer (hHL), daha sonra sülfatlama işlemine tabi tutulmuştur. Levan-kaynaklı fibril yapıları için hidrolize levan ve sülfatlanmış hidrolize levan kullanılmıştır. Ayrıca yardımcı polimer olarak polikaprolakton ve polietilen oksit tercih edilmiştir. Fibril üretimi tek-iğneli ve ko-aksiyal elektroeğirme yöntemleri ile gerçekleştirilmiştir. Üretimde kullanılan solüsyonların fiziksel karakterizasyonu ve üretilen fiber matrislerin spektrofotometrik, morfolojik, mekanik ve biyolojik karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, sülfatlanmış levan içeren fiberlerin antikoagulasyon aktiviteleri incelenmiştir.Elektroeğirme yöntemi ile üretilen matrisler, çeşitli çaplarda fibril yapılarına sahip olup fibril bulunurluğu açısından oldukça yoğun bir görünüme sahiptir. Özellikle sülfatlanmış hidrolize levan içeren matrislerin mekanik olarak biyolojik dokulara benzer özelliklere sahip olduğu gözlemlenmiştir. Hidrolize levan içeren matrisler hem fibroblast hem de endotel hücreleri için yüksek biyouyumluluk göstermiştir. Sülfatlanmış hidrolize levan içeren matrisler ise beklenildiği gibi fibroblastların çoğalımını engellerken endotel hücrelerin büyümesini ve çoğalmasını desteklemiştir. Öte yandan, sülfatlanmış hidrolize levanlar içeren fibril iskelelerin antikoagulasyon aktiviteleri incelenmiştir ve sülfatlanmış hidrolize levan konsantrasyonu arttıkça pıhtılaşma süresinin geciktiği gözlemlenmiştir. Bu iki sonuç, özellikle damar doku mühendisliğinde karşılaşılan, yapay damarlarda gerçekleşen tıkanıklık ve endotelleşmenin engellenmesi problemlerinin önüne geçilmesi açısından önem arz etmektedir.

FABRICATION OF LEVAN-CONTAINING FIBROUS MATRICESAging, diseases, and injuries can cause to reduce or loss of functions of tissues or organs. Tissue engineering is an interdisciplinary scientific area that aims regeneration and reforming of damaged tissues/ organs. Scaffolds are used in tissue engineering applications to support cells with a native host tissue environment. In a living body, cells grow and proliferate in an environment that is called the extracellular matrix with its fibrous and porous structure. The main factor to mimic extracellular matrix is providing an environment that has similar topography and functionality with it. Therefore, fibrous matrices are used for several tissue engineering applications successfully. Electrospinning is the most preferred technique to produce fibrous scaffolds due to being applicable for almost all polymers, easy and inexpensive.Polysaccharides have various biological activities as natural polymers. Levan that is a homopolysaccharide has an increasing popularity as a functional polymer in medical and chemical industries. Additionally, its water-solubility, high biocompatibility, and bioadhesive properties make levan as an attractive polymer for biomedical applications. Hence, satisfying the needs of tissue engineering by benefiting the advantages of levan in biological environments is aimed at producing levan-based fibrous structures.Halomonas Levan (HL) that was produced by Halomonas symrnensis AAD6T was hydrolyzed to increase its solubility. Then, hydrolyzed Halomonas levan (hHL) was exposed to sulfation process. Hydrolyzed Halomonas levan (hHL) and sulfated hydrolyzed Halomonas levan (ShHL) were used for electrospinning technique, and polycaprolactone and polyethylene oxide were used as helper polymers for single-needle and co-axial electrospinning experiments. The physical characterizations of solutions that were used in electrospinning were determined successfully, and spectrophotometric, morphological, mechanical and biological characterizations of electrospun matrices were performed. In addition, the anticoagulation activity of electrospun matrices that contained ShHL was also investigated.The produced electrospun matrices had diverse numbers of fiber diameter and a dense fibrillary structure. Especially, ShHL containing fibrous matrices showed similar mechanical properties to the native tissues. High cell proliferation percentage was observed in both fibroblasts and endothelial cells that were grown on hHL containing fibrous matrices. Fibroblast proliferation was inhibited while endothelial proliferation was supported by ShHL containing fibrous matrices as expected. On the other hand, the anticoagulation activity of ShHL containing fibrous scaffolds was examined, and it was found that the required time for coagulation was increased by increasing concentrations of ShHL. These two results for ShHL have a place in overcoming embolism problem that occurs especially in vascular tissue engineering applications.
Keywords: Anticoagulation; Antikoagulasyon Levan; Biyoloji; Doku; Doku Mühendisliği; Electrospinning; Elektroeğirme; Levan; Mühendislik; Tissue Engineering