PLA/PCL/CoO kardiyak yamaların üretimi ve karakterizasyonu

Abstract

Kalp krizi sonrası kalp kaslarının hasar görmesine bağlı olarak hastalar hayati risk taşımaktadır. Bu nedenle hasarlı kalp dokusunu iyileştirmeye yönelik tedaviler giderek önem kazanmaktadır. Hasara uğramış olan miyokardın işlevselliğini geri kazandırmak amacıyla çeşitli ameliyatlar yapılmakta ve/veya ilaç tedavileri uygulanmaktadır. Bununla birlikte hasarlı kalp dokusunu fonksiyonel olarak desteklemek ve/veya tedavi etmek amacı ile sentetik ya da biyolojik polimerden üretilmiş kardiyak yamalar kullanılmaktadır. Sunulan çalışmada biyobozunur, biyouyumlu, elastik, iletken kardiyak yamalar elektro-eğirme yöntemi kullanılarak üretilmiştir. Bu teknikle üretilen gözenekli fibröz yapı, hücre dışı matriksi (ECM) taklit edebilmesi ve yamaların mekanik dayanımının yüksek olmasını sağlaması nedeniyle son yıllarda farklı doku mühendisliği uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Tez çalışmasında kardiyak yamalar biyouyumlu ve biyobozunur polimerler olan Polilaktad (PLA) ve Polikaprolakton (PCL) polimer çözeltilerinin eş-zamanlı ve karşılıklı elektro-eğirilmesiyle üretilmiştir. Elektriksel iletkenliği sağlamak amacıyla kobalt oksit (CoO) nanopartikülleri belirli oranlarda polimer çözeltisi içerisine ilave edilerek membran yapısına dahil edilmiştir. Karidyak yamaların yoğunluğu ve gözenekliliği hesaplanmış, membran morfolojisi SEM görüntüleri alınarak incelenmiştir. Kimyasal yapı analizi polimerlerin ve yamaların ayrı ayrı FTIR spektrumları alınarak yapılmıştır. Kardiyak yamaların mekanik dayanımları standart çekme testleri uygulanarak değerlendirilmiştir. In-vitro koşullarda şişme testleri yapılarak su alma kapasiteleri hesaplanmıştır. Yamaların zamanla kütle kaybı ve yamalardan CoO nanopartikül salımı 3 ay boyunca in-vitro koşullarda değerlendirilmiştir. Yama iletkenliği dört nokta prob tekniği kullanılarak ölçülmüştür. İnsan Kariyomiyosit Hücreleri (İKH) üzerindeki olası toksik etkileri MTT hücre canlılığı testi yapılarak ve apoptotik/nekrotik etkileri ikili boyama yöntemi uygulanarak değerlendirilmiştir. Ayrıca kardiyak yamaların yüzeyindeki yama-hücre etkileşimleri SEM görüntüleri alınarak incelenmiştir. Yapılan karakterizasyonu çalışmaları neticesinde PLA/PCL/CoO kardiyak yamaların in-vivo biyomedikal uygulamalarda kullanım potansiyeli olduğu düşünülmektedir.

Patients carry the life threatening risk due to damaged heart muscles after heart attack. For this reason, therapies intended to heal damaged heart tissues come into prominence. Various surgeries and/or medications conducted for recovery of the functionality of the deteriorated myocardia. However, cardiac patches made of synthetic or biopolymers are used with the aim of supporting the functionality and/or therapy of the damaged heart tissues. In this study, biodegradable, biocompatible, elastic, conductive patches were produced by electrospinning technique. Recently, porous and fibrous structure produced by this technique is widely in tissue engineering applications because of its ability to mimic the extracellular matrix (ECM) and high mechanical strength. Cardiac patches were produced by concurrent and reciprocal electrospinning of Polylactide (PLA) and Polycaprolactone (PCL) solutions. Cobalt oxide (CoO) nanoparticles were included in the membrane structure by addition into polymer solutions in order to provide electrical conductivity. Density and the porosity of the cardiac patches were calculated and membrane morphology was investigated with SEM images. Chemical structure analysis was conducted by taking the FTIR spectra of polymers and the cardiac patches separately. Mechanical strength of membranes have been characterized by standard tensile test. Swelling tests of membranes were performed under appropriate conditions. Mass loss in time and release of CoO from cardiac patches were evaluated under in vitro conditions for 3 months period. Conductivities of the patches were measured by four point probe method. Possible cytotoxic effect on human cardiomyocyte cells (HCM) was evaluated by MTT test and apoptotic/necrotic effect was evaluated by double staining. Besides, cell interactions with the surface of the cardiac patches were investigated using SEM images. As a result of characterization studies it has been concluded that PLA/PCL/CoO cardiac patches have the potential to be used in in-vivo biomedical applications.