Fibroin esaslı doku iskelelerinin üretiminde kullanılan fiziksel şartların oluşan yapı üzerine etkisinin belirlenmesi

Abstract

İpek fibroini, doğal yapılı bir biyopolimer olup, biyouyumluluk, biyobozunurluk, biyoinertlik gibi özelliklerinin yanı sıra doğal yara iyileştirici etkiye sahip olması nedeniyle, doku mühendisliği çalışmalarında biyomalzeme olarak sıklıkla tercih edilmektedir. Fibroin yapısında bulunan antiparalel zincirlerden dolayı amfoterik özellik göstermektedir. Fibroinin farklı sıcaklık ve basınç seviyelerine farklı sürelerde maruz bırakılması da yapısında bulunan protein komplekslerini farklı şekillerde etkilemektedir. Bu değişimler fibroinle elde edilen doku iskelelerinin derişimlerini, gözeneklilik yapısını, mekanik mukavemetlerini, fiziksel ve kimyasal özelliklerini etkilemektedir. Yürütülen tez çalışmasında ipek fibroinin amfoterik yapısı dikkate alınarak farklı pH değerlerinde hazırlanan akuajenik çözeltileri kullanılarak farklı basınç ve sıcaklık şartlarında doku iskeleleri üretilerek bunların, elde edilen yapıların fiziksel ve kimyasal özellikleri ile biyouyumluluğuna olan etkileri çeşitli analizler ile incelenmiştir. Biyouyumluluk analizleri kemik iliği mezenkial kök hücreleri kullanılarak MTT reaktifi kullanılarak kalitatif ve kantitatif olarak gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak farklı yöntemlerle üretilen iskelelerin biyouyumlu özellikte olduğu, bazı iskelelerin doku rejenerasyonuna destek olabilecek şekilde biyobozunma süresine sahip olduğu belirlenmiştir. SEM ve ışık mikroskobisi ile iskelelerin üretim yöntemlerine bağlı olarak farklı morfolojilere sahip olduğu, civalı porozimetre ölçümleri ile de toplam yüzey alanı ve gözenekliliklerinde önemli farklılıklar olduğu bulunmuştur. FTIR spektroskopisi incelemesi ile de orijinal fibroin yapısı spektrumlarından farklı olarak yapılan pH değişimleri, sıcaklık ve basınç etkileri sonucunda spesifik pikler gözlemlenmiştir. Termogravimetrik özelliklerinin üretim ve pH değişimlerine göre önemli derecede değişmediği tespit edilen iskelelerin, farklı fizikokimyasal şartlar altında üretiminden kaynaklı olarak kendi amfoterik yapısı sebebiyle çapraz bağlayıcılara ihtiyaç duyulmadan molekül içi çapraz bağlanmaların gerçekleştiği belirlenmiştir. Bu sonuç hazırlanan iskeleleri doku mühendisliğinde daha yüksek biyouyumluluk ile yeni dokuların oluştrulmasında daha yüksek rejeneratif kapasitede işlev görebilecektir.

Silk fibroin is a natural structure biopolymer and is preferred as a biomaterial in tissue engineering studies since it has a natural wound healing effect besides biocompatibility, biodegradability, bioinertivity. Fibroin structure shows an amphoteric due to antiparallel chains. Exposure of fibroin to different temperature and pressure levels at different times influences the protein complexes in the structure in different ways. These changes affect the concentration, porosity, mechanical strength, physical and chemical properties of tissue scaffolds obtained by fibroin. In the thesis study, by taking into consideration the amphoteric structure of silk fibroin, the different scales of pressure and temperature were used in different pH values. The scaffolds were produced and their effects on the physical and chemical properties and biocompatibility of the obtained structures were investigated with various analyzes. Biocompatibility analyzes were performed qualitatively and quantitatively by using MTT reagent by using bone marrow mezenkial stem cells. As a result, it was determined that the scaffolds produced by different methods have biocompatible properties and some scaffolds have biodegradation time to support tissue regeneration. It has been found that there are different morphologies depending on the production methods of scaffolds by SEM and light microscopy, and there are significant differences in total surface area and porosity with mercury porosimeter measurements. FTIR spectroscopy examination showed that no specific peaks were observed as a result of pH changes, temperature and pressure effects. Due to its amphoteric structure due to the production of thermogravimetric properties of scaffolds, which are determined to be not changed significantly according to production and pH changes, it has been determined that intra-molecule cross-linking occurs without the need of crosslinkers due to their ampHoteric structure. This result will serve to a higher regenerative capacity in the formation of new tissues with higher biocompatibility in tissue engineering of prepared scaffolds.