4.BİYOMALZEME GÜNLERİ - blog.yalova.edu.trblog.yalova.edu.tr/biomateryalova/wp-content/uploads/sites/50/2017/10/... · biyoloji ve mühendislik prensipleriyle laboratuar ortamında

4.BİYOMALZEME GÜNLERİ 19-20 Ekim 2017-YALOVA

Raif Dinçkök Kültür Merkezi

ÖZET KİTAPÇIĞI

Lisans ve Lisansüstü Öğrencilere Yönelik

4.Biyomalzeme Günleri

19-20 Ekim 2017 Yalova, TÜRKİYE

BIOMATERYALOVA

4.Biyomalzeme Günleri Akademik Bilim Kurulu

Prof.Dr. İbrahim VARGEL Hacettepe Üniversitesi

Prof. Dr. Adil DENİZLİ Hacettepe Üniversitesi

Prof. Dr. Menemşe GÜMÜŞDERELİOĞLU Hacettepe Üniversitesi

Doç. Dr. Eda Ayşe AKSOY Hacettepe Üniversitesi

Doç. Dr. Halil Murat AYDIN Hacettepe Üniversitesi

Doç. Dr. Murat DEMİRBİLEK Hacettepe Üniversitesi

Doç. Dr. Gökhan DEMİREL Gazi Üniversitesi

Doç. Dr. Memed DUMAN Hacettepe Üniversitesi

Doç. Dr. Sinan EĞRİ Gaziosmanpaşa Üniversitesi

Doç. Dr. Sevil DİNÇER İŞOĞLU Abdullah Gül Üniversitesi

Doç. Dr. Pınar YILGÖR HURİ Ankara Üniversitesi

Doç. Dr. Bora GARİPCAN Boğaziçi Üniversitesi

Yrd. Doç. Dr. Sinan GÜVEN Dokuz Eylül Üniversitesi

Yrd. Doç. Dr. Alper İŞOĞLU Abdullah Gül Üniversitesi

Yrd. Doç. Dr. Sedat ODABAŞ Ankara Üniversitesi

Yrd. Doç. Dr. Batur ERCAN Orta Doğu Teknik Üniversitesi

Dr. Volkan ÖZGÜZ Sabancı Üniversitesi

Dr. Cem BAYRAM Hacettepe Üniversitesi

Dr. Soner ÇAKMAK Hacettepe Üniversitesi

1




BIOMATERYALOVA

Prof.Dr. İbrahim VARGEL Hacettepe Üniversitesi

Prof. Dr. Adil DENİZLİ Hacettepe Üniversitesi

Prof. Dr. Kezban ULUBAYRAM Hacettepe Üniversitesi

Prof. Dr. Yannis MISSIRLIS University of Patras

Doç. Dr. Murat DEMİRBİLEK Hacettepe Üniversitesi

Doç. Dr. Lokman UZUN Hacettepe Üniversitesi

Doç. Dr. Sinan EĞRİ Gaziosmanpaşa Üniversitesi

Doç. Dr. Gazi HURİ Ankara Üniversitesi

Doç. Dr. Pınar YILGÖR HURİ Ankara Üniversitesi

Doç. Dr. Bora GARİPCAN Boğaziçi Üniversitesi

Doç. Dr. Filiz KURALAY Ordu Üniversitesi

Doç. Dr. Melisa TÜRKOĞLU LAÇİN Yıldız Teknik Üniversitesi

Yrd. Doç. Dr. Aylin ŞENDMİR ÜRKMEZ Ege Üniversitesi

Yrd. Doç. Dr. Feray BAKAN Sabancı Üniversitesi

Yrd. Doç. Dr. Sinan GÜVEN Dokuz Eylül Üniversitesi

Yrd. Doç. Dr. Sedat ODABAŞ Ankara Üniversitesi

Yrd. Doç. Dr. Batur ERCAN Orta Doğu Teknik Üniversitesi

4.Biyomalzeme Günleri Akademik Bilim Kurulu

2




BIOMATERYALOVA

Doç. Dr. Kadriye TUZLAKOĞLU

Zehra Betül AHİ

Mehmet KAYA

Nergis Zeynep RENKLER

Ceyhan GÜNDOĞAN

Mustafa Hurşit KANGALOĞLU

4.Biyomalzeme Günleri Düzenleme Komitesi

3




BIOMATERYALOVA

SÖZLÜ SUNUM ÖZETLERİ

4




BIOMATERYALOVA

IN VIVO HAYVAN MODELİ ÇALIŞMALARINDA TEMEL KURALLAR ve 3 FARKLI HAYVAN MODELİNİN DETAYLI İNCELENMESİ

İbrahim Vargel1,2 1Hacettepe Üniversitesi Tıp Fakültesi Plastik Rek. ve Estetik Cerrahi ABD, Ankara, Türkiye. 2Hacettepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Biyomühendislik ABD, Ankara, Türkiye.

Biyomühendislik araştırmalarında sık kullanılan küçük hayvan modelleri ve kullanım gerekçeleri araştırmanın özellik ve içeriği konulara göre değişkendir. Deney hayvanlarının kullanımında yürürlükte olan yönetmelik, etik kurallar ve evrensel 3R (Replacement, Reduction ve Refainment)kuralı her araştırıcı için bağlayıcıdır. Hayvanların genel bakımı, kısıtlamalar, maddelerin ağızdan uygulamaları ve enjeksiyon teknikleri, kan alma işlemleri vs. araştırıcı tarafından yapılabiliyor olmalıdır. Araştırıcı bu işlemleri yapabilmek için yönetmeliklerde belirlenen gerekli eğitimi almış ve sertifaka sahibi olmalıdır. Hayvanların işlem öncesi hazırlığı, taşınması, cerrahi işlemlere hazırlık süreci, anestezi teknikleri ve ötenazi tekniklerini biliyor ve yapabiliyor olmalıdır. Kemik/Kıkırdak doku mühendisliği araştırmalarında, periferik sinir çalışmalarında, gen terapi çalışmalarında, iskemi-reperfüzyon araştırmalarında, kanser çalışmalarında, implant/materyal araştırmalarında vs kullanılan çok sayıda tanımlanmış modeller mevcuttur. Doğal olarak öncelikle etik kurul izni alınmış olmalıdır.

Cerrahi girişim için gerekli cerrahi aletleri içeren set ve sarf malzemeleri, antiseptikler, büyüteç/duruma göre mikroskop hazır olmalıdır. Ekipman hazırlandıktan sonra ön çalışma gerçekleştirilir, öngörülemeyen sorunlar araştırılır, sonra planlanmış çalışmaya geçilir.

Modelin seçimi sorgulanan klinik sorunun anatomik bölgesi ve fizyopatalojisi ile örtüştüğü ölçüde doğrudur. Başlangıçta seçilecek denekler olabildiğince filogenetik olarak alt basamaktan, çalışmanın sonraki aşamalarında ise üst filogenetik basamaktan olmalıdır.

Modellerden örnek verecek olursak;

1- Kraniyal kemik defekti (Yassı kemik) modeli: Sıçanlarda ve tavşanlarda Kemik doku mühendisliği uygulamalarında çok uygundur. Kemik indüksiyon ve kondüksiyon araştırmaları, İmplantasyonlar ve toksisite çalışmaları için çok iyidir. 2- Uzun kemik non union modeli: Sıçan femur kemiğinde yapılan non-union çalışmaları, implantasyon çalışmaları ve kemik doku mühendisliği araştırmaları için çok uygundur. 3- Yük taşımayan kıkırdak defekti (tavşan kulağı) modeli: Kıkırdak doku mühendisliği ve kıkırdak defekt onarımı ve implantasyon çalışmaları için uygundur 4- Periferik sinir iyileşme modeli: Sıçanlarda farklı vaskülarize sinir grefti modellerinde doku mühendisliği uygulamaları, konduit ve sinir grefti çalışmaları, Nörotrofik ve nörotropik aktivite çalışmaları için uygunur. 5- Alveolar kemik defekti modeli; Damak yarıklarında gelen görülen kemik defektlerinin tedavisinde yeni tedavi seçeneklerinin sorgulanması, implantasyon çalışmaları için uygun modeldir.

5




BIOMATERYALOVA

MOLEKÜLER BASKILAMA ve BİYOMALZEMELER

Adil Denizli1 1Hacettepe Üniversitesi, Kimya Bölümü, Beytepe, Ankara

Afinite temelli süreçlerde moleküller arası etkileşimler moleküler tanıma ile gerçekleşir. Moleküler baskılama tekniği ile farklı bileşikler için polimerik biyomalzemeler hazırlamak mümkündür. Bu yaklaşım, kalıp moleküllerin kullanılması ile makromoleküller içerisinde özel bölgelerin hazırlanmasını ve istenilen özellikte biyomalzeme davranışını sağlar. Moleküler baskılanmış polimerler (MIP), fonksiyonel ve çapraz bağlayıcı monomerlerin, moleküler kalıp görevi gören bir hedef molekül (baskılanan molekül) varlığında kopolimerizasyonu ile hazırlanan polimerik yapılardır. Bu polimerlerin hazırlanmasındaki en önemli husus kalıp molekül ve monomer arasında kararlı bir ön polimerizasyon kompleksinin hazırlanmasıdır. Fonksiyonel monomer polimerizasyon süresince kalıp molekül ile belli bir düzende etkileşim halindedir. Baskılanmış bir polimerde, hedef molekülün etkileşimde yer alan grupları yüksek oranda çapraz bağlı bir polimerik yapı tarafından uygun pozisyonda sabitlenir. Ardından kalıp molekülün polimerden uzaklaştırılması ile yapı içerisinde “moleküler hafıza” oluşturularak baskılanan analite boyut ve şekil olarak tamamen uygun bölgeler elde edilir. Biyomalzeme, biyolojik sistemle kısa veya uzun süreli etkileşen malzemeleri tanımlayan bir sözcüktür. Bir kalp kapakcığı, hemodiyaliz membranı, kontakt lens, kan torbası, hatta hastanelerde kullanılan test tüpleri biyomalzeme olarak değerlendirilebilir. Polimerler başta olmak üzere, metaller, seramikler, kompozitler, doğal doku bölümleri, vb. birçok değişik uygulamada biyomalzeme olarak uygulanmaktadır. Moleküler baskılama ile istenilen özellikte örneğin non-trombojenik, kan uyuşabilir, antibakteriyel yüzeylerin veya istenilen özellikte biyomalzemelerin oluşturulması mümkündür.

6




BIOMATERYALOVA

BİYOMALZEMELER ve DOKU MÜHENDİSLİĞİ

Kezban Ulubayram1,2,3

1Hacettepe Üniversitesi, Eczacılık Fakültesi, Eczacılık Temel Bilimleri Anabilim Dalı, Ankara, Türkiye. 2Hacettepe Üniversitesi, Biyomühendislik Anabilim Dalı, Ankara, Türkiye. 3Hacettepe Üniversitesi, Nanoteknoloji ve Nanotıp Anabilim Dalı, Polimer Bilim ve Teknoloji Anabilim Dalı, Ankara, Türkiye.

Dejeneratif hastalıklar ve yıpranan organlar insan yaşamını kısaltırken, bilim ve teknolojideki gelişmeler bu problemlere cevap vermek üzere biyomalzeme alanının doğmasını sağlamıştır. Aslında biyomalzemelerin kullanımı çok eski çağlara dayanmaktadır. Bunun en güzel örneği mısır mumyalarında kullanılan yapay göz, burun ve dişlerdir. Özellikle 2. Dünya savaşı sonrası çok sayıda sakatlanmaların olması bilim insanlarını daha fonksiyonel yapay organ ve dokuların tasarımı ve üretimine yöneltmişlerdir. Biyomalzemeler; canlı doku ve organların fonksiyonlarını yerine getirmek veya desteklemek üzere vücudumuzda kullanılan cansız olarak tasvir edilen dokular da dahil olmak üzere herhangi bir sentetik veya doğal polimer, metal, alaşım, seramik veya diğer cansız maddelerdir. Gelişen teknolojilerle birlikte biyomalzeme alanı oldukça genişlemiş ve yeniden tanımlanmıştır. Bu tanıma göre; biyolojik sistemlerle arayüz oluşturarak doku, organ ya da bunların işlevlerini ölçme, tedavi etme, destekleme, ya da tümden üstlenme amacıyla tasarlanan malzemeler biyomalzeme olarak adlandırılmaktadır.

Günümüzde biyomalzemeler daha fonksiyonel daha biyouyumlu hale getirilerek birçok doku veya organ yetmezliği tedavisinde kullanılmaktadır. Bununla birlikte hiçbiri vücudumuzdaki canlı doku ve organlar gibi çalışamaz. Bu kısıtlama doku mühendisliğinin ortaya çıkmasına neden olmuştur. Doku mühendisliği; fonksiyonunu yitirmiş veya zarar görmüş doku/organların yerine kullanılmak üzere, biyoloji ve mühendislik prensipleriyle laboratuar ortamında doku/organ üretimini amaçlayan multidisipliner bir alandır*1+. Bu yaklaşım zarar görmüş doku ve organların işlevlerini yerine getirmeyi hedeflemektedir. Doku Mühendisliği yöntemiyle üretilen deri ve kıkırdak hala hazırda marketlerde yerini alarak büyük bir piyasa oluşturmuş durumdadır. Örneğin FDA onaylı doku mühendisliği yaklaşımıyla laboratuvar ortamında tasarlanan, insan derisinden izole edilen hücrelerden hazırlanmış doku mühendisliği ürünleri başarıyla klinik uygulamaları geçmiştir. Bununla birlikte kıkırdak, kornea ve kemik greftlerinin hasarlı dokuların yeniden yapılandırılmasında oldukça başarılı sonuçları vardır. Hayvan testleri süren dokular arasında bağırsak, idrar kesesi, damar, kardiyak dokular, omurilik ve ses telleri diğer örnekler arasındadır. Yakın bir gelecekte insan vücudunun yedek parçalarının doku mühendisliği ürünleri ile karşılanacağını umuyoruz.

Kaynaklar

1. Langer, R and Vacanti, JP. Science, 260:920-926, 1993

7




BIOMATERYALOVA

THE ROLE of BIOINTERFACIAL MECHANICAL SIGNALS in TISSUE MORPHOGENESIS and CELL EPIGENETICS: THE EMERGENCE of MECHANOEPIGENETICS

Yannis Missirlis1 1Deparment of Mechanical Engineering, University of Patras, Patras, Greece.

The importance of mechanical cues in directing cellular processes at all levels has given cell biology new perspectives in investigating those processes. This statement is supported by useful applications in diverse fields such as tissue morphogenesis, tissue engineering and regenerative medicine, as well as in epigenetics. Afterall life in mammals starts with biomechanical considerations being absolutely necessary. Complimentarity is a fundamental property in nature and this applies to the above mentioned applications. In this presentation we will discuss how the biointerfacial mechanical signals emanating outside a cell reach the chromatin and prepare it structurally for epigenetical action.

8




BIOMATERYALOVA

BİYOLOJİK MOLEKÜL TAŞIYICISI OLARAK LİPİD NANOPARTİKÜLLER

Murat Demirbilek1, Nelisa Laçin Türkoğlu2 1Hacettepe Üniversitesi İleri Teknolojiler Uygulama Ve Araştırma Merkezi, Beytepe, Ankara, Türkiye 2Yıldız Teknik Üniversitesi Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü, Esenler, İstanbul, Türkiye.

Doğal biyomalzemeler endojen veya eksojen kaynaklı olabilir. Hücre membran lipidleri endojen malzemelerdir ve temel olarak üç ana sınıfa ayrılırlar. Fosfolipidler, steroller ve sfingolipidlerdir. Katı lipid nanopartiküller (SLNP) vucut sıcaklığında katı formda olan bir sürfektant ile stabilizasyonu sağlanmış, nano boyutta lipid partiküllerdir. Kolloidal sistemler ve lipozomlardan çok daha stabildir. Polimerik nano-mikto taşıyıcı sistemlere göre biyobozunma süreleri daha kısadır. Hazırlama basamaklarının daha kolay olması ve fazla organik çözücü kullanılmaması polimerik sistemlere göre avantajları arasındadır. Araştırma konusu edilen ilaçların türü ve kimyasal yapısı her geçen gün çeşitlenmektedir. Buna bağlı olarak da SLNP formülasyonları değişmektedir. Değişik formülasyonların temel amacı biyoyararlanımını arttırmaktır. Lipid bazlı sistemler, ilaçların çözünürlüğü ve biyoyararlanımı gibi zorlukları gidermek için tasarlanan bir yaklaşımdır. Lipid bazlı formülasyonlar, uygulama yolu, maliyet değerlendirmesi, ürün stabilitesi, toksisite ve etkinlik gibi bir ilacın gereksinimlerini karşılamak üzere uyarlanabilir. SLNP’lerin hazırlama yöntemleri, özellikle de stabilitesini sağlamak, polimerik nanopartiküllere göre üstünlüklerini sağlayacaktır.

9




BIOMATERYALOVA

BİYOESİNLENMİŞ ARAYÜZEYLERİN TASARIMI ve BİYOSENSÖR OLARAK KULLANIMI

Lokman Uzun1 1Hacettepe Üniversitesi, Kimya Bölümü, Biyokimya Anabilim Dalı, Beytepe

Doğadan esinlenerek türetme veya biyolojik olarak esinlenmiş tasarım (ya da adaptasyon) biyoesinlenme/biyomimetik olarak tanımlanmaktadır. Doğadaki nesne ve süreçler tarafından sağlanan işlevlerin altında yatan mekanizmanın anlaşılması farklı işleve sahip nanomalzemeleri, nanoaygıtları ve süreçleri geliştirilmesinde rehberlik edebilir. Doğada bulunan çeşitli nesnelerin biyolojik fonksiyonlarının, yapılarının ve ilkelerinin anlaşılması ve sentetik malzemelere aktarılmasını içeren biyomimetik, kimya, fizik, biyoloji ve malzeme bilimi vs. gibi farklı alanları bünyesinde barındıran oldukça disiplinlerarası bir alandır. Biyolojik sistemlerdeki oldukça yüksek tanıma mekanizması, yaşamı yöneten temel biyolojik işlevlerden birisidir. Spesifik tanıma mekanizmasının taklit edilebilmesi yeni biyoesinlenmiş yapay malzemelerin geliştirilmesinde kilit noktasıdır. ünkü enzimin substratına, antikorun antijenine, bir hormonun kendine ait reseptöre ve bir virüsün konakçı hücreye bağlanması gibi tüm biyolojik süreçler spesifik moleküler tanıma mekanizması üzerinden gerçekleşmektedir. Moleküler baskılama tekniği biyolojik süreçlerdeki spesifik tanıma mekanizmasını polimerik yapılara aktaran oldukça umut vaad eden yaklaşımdır. Hedef analiti yapısal ve boyutsal olarak tanıyabilen polimerik yapıların üretilmesine olanak sağlamaktadır. Bunun yanında nükleik asitler, amino asitler gibi biyolojik yapıların nanoyapılara entegre edilmesi, biyolojik membranlardaki tanıma mekanizmasınının polimerik yapılara aktarılması biyoesinlenmiş malzemelerin geliştirilmesindeki diğer yaklaşımlardır.

Sunum kapsamında; üç farklı biyoesinlenmiş malzemenin tasarımı ve üç farklı amaçta kullanımı örneklenmiştir. Öncelikle, lantanit içeren moleküler baskılanmış nanopartiküllerle hastalık tayini, seçici ayırma ve floresans izleme amaçlı kullanımın potansiyeli incelenmiştir. İkinci kısmında ise aminoasitlerin yapısı ve işlevlerinden esinlenilmiştir. Bu kapsamda kimyasal/biyokimyasal tanıma uygulamalarına yönelik yeni işlevsel malzemelerin geliştirilmesinin ve tasarlanmasının amino asit, peptit ya da nükleik asitler gibi biyolojik moleküllerin tanıma mekanizmalarının biyotaklit edilmesi araştırılmıştır. Biyolojik moleküllerin ya da aktif bölgelerinin yapay polimerlerin omurgalarına entegrasyonu ile bu biyo-taklit işlemi gerçekleştirebilir. Böylelikle biyomoleküllerdeki tanıma mekanizması taklit edilmiş ve sentezlenen polimerler supramoleküler yapının kendiliğinden düzenlenmesi için kullanılmıştır. Üçüncü kısmında ise deoksiribonükleik asit (DNA) yapısından faydanılmıştır. DNA’dan esinlenerek adenin, timin ve guanin gibi bazların polimerleşebilen türevleri sentezlenmiş ve nükleotid işlevselliği taşıyan doğrusal polimerik omurgalar hazırlanmıştır. Sonrasında sentezlenen doğrusal polimerler (poliAde, poliGua, poliThy) camsı karbon elektrot üzerinde grafen (iletkenliğin artırılması amacıyla) ile etkileştirilip değişen sıcaklık ile ayarlanabilen/programlanabilir elektrotların geliştirilmesinde kullanılmıştır. Sıcaklığın ve tarama hızının etkisinin belirlenmesi amacıyla bazı spektroskopik ve impedimetrik ölçümler gerçekleştirilmiştir. Son olarak da interpolimerik sistemdeki sıcaklığa bağlı olarak değişen geçişi (aç-kapa arayüzeyler) spektrofotometrik ölçümler (sıcaklık kontrollü salınım çalışması için) ve işlemsel hesaplamalar gerçekleştirilmiştir. Kontrollü salınım çalışmalarında mevsimsel duygu bozukluklarının biyolojik belirteci olan melatonin hormonun öncü molekülü triptofan kullanılmıştır.

Sonuç olarak, sunum kapsamında üç farklı biyoesinlenme (moleküler baskılama, DNA- benzeri yapılar, amino asit içeren malzemeler) geliştirilmiş ve floresans, elektrokimyasal ve kütle duyarlı sensörler gibi farklı tayin yöntemlerinde kullanımı özetlenecektir.

10




BIOMATERYALOVA

POLİ(α-HİDROKSİ ASİT)'LER ve BİYOMALZEME UYGULAMALARI

Sinan Eğri1 1Gaziosmanpaşa Üniversitesi, Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi, Biyomühendislik Bölümü, Tokat, Türkiye.

Poli(α-hidroksi asit)'ler biyomalzeme üretiminde sıklıkla kullanılan sentetik biyobozunur polimerler içerisinde en çok bilinen ve yaygın kullanılan polimerlerdir. Glikolik asit, laktik asit, malik asit, sitrik

-hidroksi asit monomerlerinden veya bunların dimer formlarından uygun polimerizasyon koşullarında esterleşme ile üretilir. Biyolmalzeme olarak kullanımı Amerikan Gıda ve

-hidroksi asit) ailesinin en yaygın kullanılan üyeleridir. Poli(glikolik asit) kısa biyobozunma süresine sahipken Poli(laktik asit) (PLA) görece daha uzun biyobozunma süresine sahiptir. PLA'nın monomeri olan laktik asitin 2 izomeri vardır; l- ve d-laktik asit. Bunlardan üretilen polimerlerin de biyobozunma süreleri, poli(d-laktik asit) için poli(l-laktik asit)'e oranla daha kısadır. Farklı monomer/polimerler sentez aşamasında kullanılarak kopolimer yapıların üretimi gerçekleştirilmektedir. Literatürde en çok karşılaşılan kopolimer formları PLA-PEG, P(LA-CL) şeklindedir. PLA, PGA, PCL homo- ve kopolimerlerinden farklı işleme teknikleri (ekstrüzyon, enjeksiyonla kalıplama, baskılı kalıplama, çözücüden döküm, eriyikten eğirme, çözeltiden eğirme, elektroeğirme, süperkritik karbondioksit muamalesi, lif dokuma, dondurarak kurutma vb.) kullanılarak istenilen özelliklerde biyomalzeme olarak kullanılmak üzere üretim yapılabilmektedir. Yazarın araştırma grubunda da PLLA-PEG kopolimerinden, sıralı bir şekilde damar endotel büyüme faktörü (VEGF) ve kemik morfogenetik proteini (BMP-2) salımı gerçekleştiren gözenekli doku iskelelerinin üretimi, PLLA-PCL kopolimerinden laparaskopik apendektomide kullanılmak üzere kablo bağı (cırt kelepçe) formunda üretim, PLLA-PCL kopolimer/blendlerinden elektroeğirme ile damar grefti formunda üretim çalışmaları yürütülmüş/devam etmektedir.

Kaynaklar

1. Sinan Eğri. Poli(L-Laktat/ ε-Kaprolakton)-Polietilenglikol Terpolimerinin Sentezi/Karakterizasyonu ve Bunlardan Hazırlanan Gözenekli Matrikslerin Sert Doku Onarımında Doku Mühendisliği Kavramıyla Kullanılabilirliklerinin Araştırılması. Hacettepe Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Doktora Tezi, 2009.

11




BIOMATERYALOVA

ORTOPEDİK UYGULAMALARDA 3B TEKNOLOJİLER

Gazi Huri1 1Hacettepe Üniversitesi Tıp Fakültesi Ortopedi ve Travmatoloji ABD Sıhhiye, Ankara

1900’lü yılların başında basit radyografik görüntülemeler ile başlayan başlayan ve günümüzde gelişen teknoloji ile kullanıma giren bilgisayarlı tomografi ve manyetik rezonans görüntüleme gibi modern görüntüleme sistemleri ile ileri görüntü işleme yöntemleri, cerraha hasta anatomisini en uygun şekilde belirleme ve çalışma imkanı sunmaktadır.

3-boyutlu baskı (3D printing) günümüzde hızla gelişmekte olan bir teknolojidir ve cerrahi uygulamalara önemli uygulama kolaylığı katkısı sağlama potansiyeline sahiptir. Günümüzde birçok uygulama cerrahi pratikte kullanım alanı bulmakta ve niceleri de geliştirilme aşamasındadır.

Ortopedik cerrahi, bahsi geçen bu 3-boyutlu teknolojilerin en sık kullanım alanı bulduğu alanların birisidir. Günümüzde uygulamalar ameliyat öncesi planlama, cerrahi eğitim, kişiye özel üretim (implantlar, protezler ve cerrahi kılavuzlar) ve heyecan verici diğer biyolojik uygulamaları içermektedir.

Bu konuşmada, 3-boyutlu baskı teknolojisinin ortopedik cerrahideki kullanım alanları konusunda cerrahi bakış açısıyla genel bir bilgi verilecektir.

Kaynaklar

1.Tack P., et. al., BioMedical Engineering Online (2016) 15(1): 115. 2.Mok, S.-W., et. al., Journal of Orthopaedic Translation (2016) 6: 42-49. 3.Wong, K.C. Orthopedic Research and Reviews (2016) 8: 57-66

Teşekkür Hacettepe Üniversitesi BAP ve Erasmus+ Projesi ESTRO’ya teşekkür ederim.

12




BIOMATERYALOVA

DOKU MÜHENDİSLİĞİNDE 3B BİYOBASKILAMA

Pınar Yılgör Huri1 1Ankara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Biyomedikal Mühendisliği Bölümü, Gölbaşı, Ankara, Türkiye.

Kraniyofasiyel kemik yapıları insana kimlik hissini vermelerinin yanı sıra, beyin ve göz gibi hayati öneme sahip organları koruma görevini de üstlenirler. Kraniyofasiyel kemik hasarlarının kişiye özel üretilmiş greftlerle tedavisi yüz fonksiyon ve yapısının tedavisinde büyük önem taşımaktadır. Günümüz klinik uygulamasında kritik boyutlu kraniyofasiyel defektlerin tedavisi otolog kemik parçaları kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Ancak, bu strateji ile ildealden uzak sonuçlar elde edilebilmektedir. Otolog greftlerin yanı sıra, titanyum ağlar ve PMMA ve UHMWPE gibi biyobozunur olmayan polimerik malzemelerin de kraniyofasiyel rekonstrüksiyonda kullanımı mevcuttur. Ancak, bu gibi malzemeler kemiğin dinamik yapısı ise uyum göstermemekte, "rejenerasyon"dan ziyade yalnızca "tamir" sağlayabilmektedir. Dolayısıyla, defekt bölgesine birebir uyum sağlayacak, yapısal ve mekanik olarak doğal dokuyla uyumlu, implante edildikten sonra bozunarak ve kemik dokusunun implant içerisine büyümesine izin vererek doğal dokuyla entegre olabilecek greftlerin üretilmesi hastaların kraniyal görünüm ve fonksiyonlarının onarılmasında büyük önem taşımaktadır. Son zamanların gelişmekte olan bir araştırma alanı olan doku mühendisliği, biyomalzemeler ve otolog hücreler kullanılarak yeni tedavi seçenekleri üretilmesi konusunda ümit verici bir yöntemdir. Doku mühendisliği prensiplerinin 3D biyoyazıcı teknolojisinde yaşanan gelişmelerle birlikte ele alınmasının kemik greftlerinin hastaya özel biçimde anatomik şekilli olarak üretilmesine olanak sağlama potansiyeli vardır. Bu konuşmada 3-boyutlu biyobaskılama ile üretilen kemik greftleriyle ilgili deneyimlerimiz paylaşılacaktır.

Kaynaklar

1. Huri PY, et al. J Tissue Eng Regen Med 2013; 7: 687-696. 2. Huri PY, et al. Biomed Mater, 2013; 8: 045009. 2. Temple JP, et al. J Biomed Mater Res A, 2014; 102A: 4317-4325.

13




BIOMATERYALOVA

MOLEKÜLER MOTORLARDAN SENTETİK MOTORLARA: NANOFABRİKASYON VE BİYOLOJİK UYGULAMALAR

Filiz Kuralay1,2

1Ordu Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü, Ordu, Türkiye.

2Ordu Üniversitesi, Merkezi Araştırma Laboratuvarı, Ordu, Türkiye.

Nanoteknoloji, maddeyi atomik ölçekte veya supramoleküler seviyede kontrol edebilme sanatıdır. Genel olarak büyüklüğü 1 ile 100 nm arasında değişebilen bütün malzemelere “Nanomalzeme” adı verilmektedir (1 nm=10-9 m). İlk kez 1959 yılında bir toplantıda Richard Feynman’ın ortaya attığı bu teknoloji, çağımızın teknolojisi haline gelmiştir. Nanoteknolojiyi bu kadar ilginç ve gündemde kılan unsur ise malzemelerin nanoboyutta makrodünyadan farklı davranmalarıdır. Örneğin, makrodünyada altın külçesi kimyasal olarak daha inert bir özellik göstermesine rağmen nanodünyada altın çok farklı etkileşimlere açık olabilmektedir. Aynı zamanda atomik boyuttaki değişiklikler grafitin elmasa dönüşümüne bile ileride olanak tanımaktadır. Bu özellikler sayesinde nanoteknolojinin birçok alanda farklı kullanımı söz konusu olmuştur *1-3].

Nanoteknoloji alanındaki gelişmeler bilinen teknolojilerle birleştirildiğinde ortaya birçok avantaj ve yenilik çıkmaktadır. Nanomotorlar, bu yeniliklerden belki de en göze çarpanlardan biridir. Bir nanomotor, en basit tanımla kimyasal enerjiyi otonom harekete ve kuvvete dönüştüren sentetik nanomakinadır. Bu nanomakina tipik olarak pikonewton (pN) mertebesinde güç üretebilir. Nanomotor çalışmaları biyomotorlarla aynı aktivitelere sahip sentetik motor mekanizmalarının ortaya çıkarılması esasına dayanmaktadır. Bu sebeple bilinen ilk nanomotorlar doğal bir protein olan kinesin veya DNA molekülünden yapılmıştır. Bu yapay nanomakinaların nanotıp, nano ölçekli taşıma ve montaj, nanorobot bilimi, akışkan sistemler ve kimyasal sensörler alanlarındaki uygulamaları oldukça yoğun ilgi uyandırmaktadır *4,5+. Bu konuşmada elektrokimyasal ve sputter yöntemleri ile nanofabrikasyonu gerçekleştirilen sentetik motorların biyomedikal uygulamaları üzerinde durulacaktır. Özellikle kontrollü ilaç salımı, nükleik asit izolasyonu, karbonhidrat duyarlı nanotaşıyıcı ve bu motorların in vitro uygulamaları ayrıntılı olarak ele alınacaktır.

Kaynaklar

1. Garcia-Gradilla, V., et al., Small, 10:4154-4159, 2014. 2. Kuralay, F., et al., Analyst, 140:2876-2880, 2015. 3. Kagan, D., et al., Nano Letters, 11:2083-2087, 2011. 4. Kuralay, F., et al., Journal of American Chemical Society, 134:15217-15220, 2012. 5. Garcia-Gradilla, V., et al., ACS Nano, 7:4154-4159, 2013.

14




BIOMATERYALOVA

NANOPARTİKÜLLERİN NON-VİRAL TAŞIYICI OLARAK GEN TRANSFERİNDEKİ YERİ

Nelisa Türkoğlu Laçin1 1Yıldız Teknik Üniversitesi, Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü, Davutpaşa, Esenler, İstanbul, Türkiye. Hastalıkların tedavisinde ‘Gen Terapi’ yönteminin kullanılabilirliğinin gündeme gelmesi potansiyel bir tıbbi devrim olarak düşünülebilir.1 Gen terapisi önceleri sadece kalıtsal hastalıkların tedavisinde bir umut olarak olarak görülmüşken, günümüzde kanser gibi kazanılmış hastalıkların tedavisinde de potansiyel rolünün önemli olduğu düşünülmektedir. Terapötik etkiyi sağlamak için hedef hücrelere fonksiyonel genlerin verilmesi gen terapisi olarak tanımlanabilir. Gen terapisinde kullanılan iki ana vektör türü, viral veya viral olmayan gen taşıyıcı sistemlerine dayanmaktadır. Viral vektörler yüksek bir gen transfeksiyon verimi gösterir, ancak onkojenik etkiler ve immünojenite gibi bir çok dezavantaja sahiptir. Viral vektörler ile karşılaşılan güvenlik problemleri göz önüne alındığında, katyonik lipidlerin veya polimerlerin kullanımına dayanan viral olmayan vektörler, umut verici bir potansiyele sahip gibi görünmektedir.2 Bununla birlikte, kompleks olan biyolojik sistem, başarılı bir gen transfeksiyonu için engel oluşturmaktadır. Günümüzde, gen terapisinin en büyük dezavantajı gen transfeksiyon oranıdır. Karşılaşılan birçok olumsuzluk mükemmel gen aktarım sisteminin halen aranmasına neden olmaktadır.

Kaynaklar

1. Friedmann, T. and Roblin, R., 1972. Gene therapy for human genetic disease?. Science, 175(4025), pp.949-955. 2. Laçin, N.T. and Kızılbey, K., 2016. Nanoparticles as Nonviral Transfection Agents. In Handbook of Nanoparticles (pp. 891-921). Springer International Publishing.

15




BIOMATERYALOVA

DOKU MÜHENDİSLİĞİ YÖNTEMLERİ ile ÜRETİLMİŞ 3 BOYUTLU TUMÖR MODELLERİ

Aylin Şendemir Ürkmez1 1Ege Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Biyomühendislik Bölümü, Bornova, İzmir, Türkiye.

Klasik iki boyutlu (2B) hücre kültürü sistemlerinin in vivo tumör davranışını hücre-hücre iletişimi, hücre-hücre dışı matris etkileşimleri, hücre yüzey reseptörlerinin ifadesi, hücre çoğalma, polarite ve farklılaşma davranışları açısından taklit etmekte yetersiz kaldığı bilinmektedir. Dolayısıyla yeni kanser terapötiklerinin geliştirilmesi ve tumörlerde sinyal iletiminin incelenmesi için üç boyutlu (3B) in vitro kültür sistemlerinin geliştirilmesi giderek önem kazanmaktadır. Bu amaçla yapılan farklı çalışmalarda iskele kullanılan ya da kullanılmayan üç boyutlu kültür sistemlerinde kanser hücreleri ve/veya kanser kök hücreleri içeren, doku mühendisliği yaklaşımlarıyla üretilen in vitro tumör modelleri bulunmaktadır. Bu modellerde amaç hem iskele kimyası ve mikroyapısı test edilecek tumörün özelliklerine uygun seçilerek, hem de tumör mikroçevresinin diğer bileşenleri (hipoksi, vb) doğru taklit edilerek yeni terapötiklerin klinik öncesi çalışmaları, yeni kemo/radyo terapi yaklaşımlarının hızlı ve güvenilir in vitro test edilmesi hedeflenmektedir. Bu yaklaşımın ileri aşamalarda kişiye özel tedavilerin geliştirilmesinde de önemli rol alacağı düşünülmektedir. Kaynaklar

1. Yamada K.M ve Cukierman E., Cell, 130(4):601-610, 2007. 2. Friedrich, J., et al., Nature Protocols, 4(3):309-324, 2009. 3. Fischbach C., et al., Nature Methods, 4(10):855-860, 2007. 4. Breslin S. ve O'Driscoll L., Drug Discovery Today, 18(5-6):240-249, 2013. 5. Xu X., et al., Biotechnology Advances, 32(7):1256-1268, 2014. 6. Infanger D.W. et al. Engineered Culture Models for Studies of Tumor-Microenvironment Interactions, In Yarmush M.L. (Ed.), Annual Review of Biomedical Engineering Volume: 15, 29-53, 2013.

16




BIOMATERYALOVA

KALSİYUM FOSFAT NANOPARTİKÜLLERİNİN GEN TEDAVİSİNDE NANOTAŞIYICILAR OLARAK KULLANIMI

Feray Bakan1 1Sabancı Üniversitesi Nanoteknoloji Araştırma ve Uygulama Merkezi (SUNUM)

Kromozomların üzerinde bulunan genler, hücre için hayati öneme sahip proteinlerin üretilmesinde etkili en küçük genetik birimdir. Genlerde meydana gelen herhangi bir mutasyon, protein işlevini değiştirmesi sebebiyle hastalığa yol açabilir. Gen tedavisi temel olarak, hastalıkların tedavisinde klinik yarar sağlamak için terapötik etkiye sahip genetik materyalin hedeflenmiş spesifik hücreye veya dokuya minimum toksisite ile transfer edilmesi şeklinde tanımlanabilir. Gen transfer stratejileriyle, bir genin işlevi engellenebilir, eski haline geri getirilip iyileştirilmesi sağlanabilir veya gene yeni bir fonksiyon kazandırılabilir. Günümüzde özellikle kanser gibi birçok hastalığın tedavisinde geleneksel yaklaşımların yerine hedefe yönelik bu tür tedaviler sağlıklı hücrelere zarar vermediği ve yüksek seçiciliğe sahip oldukları için oldukça ilgi görmektedir.

Fakat gen tedavisinde kullanılacak olan olegonükloitlerin plazma ve hücresel sitoplazmada nükleazlar tarafından hızlı bir şekilde degredasyona uğrama ihtimali ve dolayısıyla yarı ömürlerinin kısa olması terapötik kullanımını kısıtlayan önemli bir engeldir. Bu durumda tedavi amaçlı olarak kullanılacak olan nükleik asitlerin ların etkin şekilde hücre içine penetre olması için etkili ve uygun bir taşıyıcı sistemin kullanımına ihtiyaç vardır. Nanopartiküllerin hücre membranından kolayca geçebilmesi DNA ya da RNA oligonükleotidleri gibi biyomoleküllerin taşıyıcısı olarak birçok alternatif metoda yarar sağlamıştır. Kalsiyum fosfatlar (CaP) diğer nanopartiküllerle kıyaslandığında biyolojik sistemlerdeki yüksek biyobozunurlukları ve biyouyumlulukları, kolay hazırlanabilmeleri, DNA ve RNA’ya olan yüksek kimyasal afiniteleri gibi avantajları sebebiyle nanotaşıyıcılar olarak kullanılabilirler.

Bu çalışmada, farklı özelliklerdeki CaP nanopartiküllerinin DNA, siRNA ve miRNA taşınımında kullanımları üzerine yürütülmüş çalışmalar derlenmiş olup, gen transfer verimini ve dolayısıyla gen tedavisinin başarısını etkileyebilecek faktörler özetlenmiştir. Bu çalışmaların ışığında, uygun özellikte üretilen CaP nanopartiküllerinin taşıyıcı olarak oldukça etkin ve verimli olduğu görülmektedir.

17




BIOMATERYALOVA

POSTER SUNUMU ÖZETLERİ

18




BIOMATERYALOVA

DOKU MÜHENDİSLİĞİ YÖNTEMİYLE KÖK HÜCRELER KULLANARAK LAKRİMAL BEZİN GELİŞTİRİLMESİ

Ali Kemal Baş1, Hamdullah Yanık1, Olcay Burçin Akbulud1, Canan Aslı Yıldırım1,2, Sinan Güven1* 1Dokuz Eylül Üniversitesi, İzmir Uluslararası Biyotıp ve Genom Enstitüsü, İzmir, Türkiye. 2Dokuz Eylül Üniversitesi Hastanesi Göz Hastalıkları Anabilim Dalı, İzmir, Türkiye.

Kuru göz sendromu (KGS) potansiyel olarak oküler yüzeye hasar verebilecek, rahatsızlık, görme bozukluğu, göz yaşı filmi dengesizliği ile ilişkilendirilmiş göz yaşı ve gözün oküler yüzeyinin mültifaktöriyel bir hastalığıdır*1+. KGS tedavisinde günümüzde geçerli olan yaklaşımlar arasında, göz damlası tedavileri, oral besin destekleri, antibiyotikler ve lakrimal tıkaçlar sayılabilir*2+. Ancak bu tedavi yöntemleri bazı durumlarda yeterli olmamaktadır. Günümüzde yeni alternatif klinik tedavi yöntemleri arasında rejeneratif tıp yaklaşımları dikkat çekmektedir. Doku mühendisliği yaklaşımları bu bağlamda tasarlanan dokuların hasarlı organa yada bölgeye implante edilmesiyle vücudun iyileşmesine katkıda bulunarak hızlandırması ve rejenerasyonu sağlaması amacını güder. Düşük miktarlardaki sıvıların kontrolünü temel alan mikroakışkan sistemler yardımıyla doku mühendisliği prensipleri kullanılarak in vitro ortamda fonksiyonel doku veya organ geliştirilebilmektedir*3+.

Bu çalışmada uyarılmış pluripotent kök hücrelerinden (UPKH) hassas çevresel kontrollü in vitro mikroakışkan sistem koşullarında yapay fonksiyonel lakrimal bez geliştirilmesi amaçlanmaktadır. Geliştirilecek olan yapay lakrimal bez kuru göz sendromuna potansiyel tedavi yöntemi oluşturacaktır. alışmada son yıllarda klinikte kişiye özgü kullanım potansiyeli giderek artmakta olan UPKH’ler tercih edilerek ilk defa mikroakışkan sistem içerisinde insan lakrimal bezi doku mühendisliği amaçlanmıştır. Kaynaklar 1. The definition and classification of dry eye disease: report of the Definition and Classification Subcommittee of the International Dry Eye WorkShop (2007). Ocul Surf, 2007. 5(2): p. 75-92. 2. Doughty, M.J., D. Fonn, D. Richter, T. Simpson, et al., A patient questionnaire approach to estimating the prevalence of dry eye symptoms in patients presenting to optometric practices across Canada. Optom Vis Sci, 1997. 74(8): p. 624-631. 3. Guven, S., J.S. Lindsey, I. Poudel, S. Chinthala, et al., Functional maintenance of differentiated embryoid bodies in microfluidic systems: a platform for personalized medicine. Stem Cells Transl Med, 2015. 4(3): p. 261-268.

19




BIOMATERYALOVA

LACTOBACİLLUS CASEİ ile L-LAKTİK ASİT ÜRETİMİ, SAFLAŞTIRILMASI ve POLİMERİZASYONU

Arzu Coşkun1*, Name Erdemir1, Sinan Eğri1, İsa Gökçe1 Gaziosmanpaşa Üniversitesi, Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi, Biyomühendislik Bölümü, Tokat, Türkiye.

Poli(L-laktik asit) (PLLA), toksik olmayan ve biyobozunur bir polimerdir. PLLA; doku mühendisliği iskeleleri, ilaç salım sistemleri, yara örtüleri, absorbe edilebilir medikal implantlar üretmek için kullanılabilir. Birçok uygulamada kullanılan PLLA’nın özellikle biyomedikal alanda kullanılabilmesi için yüksek saflıkta olması gerekmektedir.

Laktik asit üretmek için biyoteknolojik prosesler genellikle laktik asit fermantasyonu, ürün iyileştirme ve/veya ürünün saflaştırılmasını içerir. Laktik asit üretmek için biyoteknolojik proseslerin geliştirilmesine yönelik birçok araştırma vardır. Esas amaç; daha etkili ve ekonomik bir prosese olanak sağlamaktır.

Laktik asit fermantasyonu, laktik asit bakterileri ve bazı mantar türlerinin fermantasyonudur. Lactobacillus casei çiğ ve fermente süt ürünlerinde, bitkisel fermente ürünlerde, insanların ve diğer sıcakkanlıların gastrointestinal sisteminde, anne sütünde, toprak ve göl ekosisteminde yaygın olarak bulunur. L. casei tarafından üretilen toplam laktik asidin belli koşullara ve bakteri türüne bağlı olarak L(+) laktik asit içeriği % 92,9-97,6 arasında olduğu belirtilmiştir.

Bu çalışmada, PLLA’nın mikrobiyal fermantasyonla yüksek saflık ve verimlilikte üretilmesi amaçlanmıştır. Fermantasyon prosesinde, L. casei kullanılmıştır. Besiyeri olarak; MRS broth ve peynir altı suyu tozu içeren besiyeri kullanılmıştır. Bu mikroorganizmanın çoğalması ve maksimum L-laktik asit üretimi için optimum koşullar; pH 6,0 - 6,5 aralığı, 37℃ ve 240 rpm olarak belirlenmiştir. İnkübasyon süresi tamamlandıktan sonra çözelti ortamından proteinlerin uzaklaştırılması için yüksek sıcaklıkta protein denatürasyonu gerçekleştirilmiştir. Mikroorganizmalar ve askıda kalan katı partiküller ise santrifüj edilerek uzaklaştırılmıştır. Süpernatantta kalan L-laktik asit miktarı titrasyon ile belirlenmiştir. Daha sonra örneklerin freeze dryer ile liyofilizasyonu gerçekleştirilmiştir. Bu şekilde çözelti ortamındaki su uzaklaştırılmış ve katı halde L-laktik asit elde edilmiştir.

Laktik asit polimerizasyonu için organik çözücü olarak DMSO (Dimetil sülfoksit) kullanıldı. Reaksiyon vakum altında ve 180℃'ta gerçekleştirildi.

Kaynaklar

1. Conti, B., et al., J. Microencapsulation, 9, 2, 153-166, 1991. 2. Xiao, L., et al., Biomedical Science, Engineering and Technology, 247-282, 2012. 3. Wee, Y., et al., Food Technol. Biotechnol., 44 (2), 163-172, 2006. 4. Büyükkileci, A.,Yüksek Lisans Tezi, İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Biyoteknoloji ve Biyomühendislik

Bölümü, İzmir, 2000. 5. Sömer, V., et al., Gıda, 37 (3): 165-172, 2012.

20




BIOMATERYALOVA

SİGARA BIRAKMA TEDAVİSİNE YÖNELİK ETKEN MADDE YÜKLÜ PLGA NANOPARTİKÜLLERİNİN HAZIRLANMASI VE KARAKTERİZASYONU

Aslı Karaçelik1*, Pelin Pelit Arayıcı1, Sevil Yücel1, Serap Derman1, Zeynep Akdeste1,Yeşim Müge Şahin2

1Yıldız Teknik Üniversitesi, Kimya-Metalurji Fakültesi, Biyomühendislik Bölümü, İstanbul, Türkiye. 2İstanbul Arel Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlik Fakültesi, Biyomedikal Mühendisliği Bölümü, İstanbul, Türkiye.

Bu çalışmanın amacı; sigara bağımlılığının tedavisine yönelik kontrollü ilaç salımına dayalı Bupropion HCL yüklü PLGA-NP üretmek ve karakterizasyonunu yapmaktır. Konvansiyonel dozaj şekillerinin kullanıldığı geleneksel tıbbi tedavide etken madde plazma düzeyini terapötik aralıkta tutmak için gün içerisinde birkaç kez etken madde dozunu tekrarlamak gerekmekte ve bu durum plazmadaki konsantrasyon/zaman grafiğinde dalgalanmalara sebep olmaktadır.Kontrollü salım sistemleri, hemen salan dozaj sistemlerinin bu sakıncalarını ortadan kaldırmak/en aza indirmek amacıyla geliştirilmiştir.Kontrollü salım sistemleri; terapötik etkinliğin artırılması, etken madde salım hızı/yerinin kontrol edilebilmesine imkan tanıması, yan etkilerin azaltılması, hasta uyuncunun artırılması ve dozlama sıklığının düşürülmesi gibi pek çok üstünlüğe sahiptir.Polilaktik asit (PLA), Poliglikolik asit (PGA) yada bunların kopolimeri olan Poli(d,l-laktik-ko-glikolik asit) (PLGA) gibi biyobozunur ve biyouyumlu polimerlerden üretilen nanopartiküller ilaç dağılım sistemleri için en yaygın olarak araştırılan sistemlerdir.Bu çalışmada polimer olarak PLGA seçilmesinin en önemli sebebi FDA(Amerika İlaç ve Gıda Örgütü) tarafından onaylanmış bir biyopolimer olmasıdır.Etken madde olarak seçilen Bupropion HCL ise; seçici bir dopamin ve noradrenalin gerialım inhibitörüdür. Depresyon tedavisinde etkili olmasının yanı sıra sigaranın bırakılmasına bağlı gelişen yoksunluk semptomlarını azaltmada etkinliği kanıtlanmış bir ilaçtır ve bu amaçla kullanılmasına ilişkin onay almış ilk nikotin dışı farmakolojik ajandır. Bupropion HCL seçiminde de FDA tarafından onaylanmış bir ilaç oluşu etkilidir.Bu çalışmada nanopartiküller çözücü difüzyon/evaporasyon yöntemi ile sentezlenmiş ve eta-Sizer analizi ile ortalama partikül boyutu 100-400nm olarak ölçülmüştür.Partikül karakterizasyonu için; UV-Vis,FTIR,SEM analitik teknikleri kullanılacaktır.Bupropion HCL yüklü nanopartiküllerin in-vitro ilaç salım çalışmaları diyaliz difüzyon tekniği kullanılarak gerçekleştirilecektir.İlaç yükleme ve salım değerleri UV-Vis spektroskopi ile değerlendirilecektir.Yüklü nanopartikül boyutunu küçültmeye, salım süresini uzatmaya ve efektifliğini artırmaya yönelik çalışmalar hala devam etmektedir.

21




BIOMATERYALOVA

BİYOMEDİKAL UYGULAMALARA YÖNELİK POLİÜRETANLARIN YÜZEY MODİFİKASYONU

Eda Ayşe Aksoy*1,2, Filiz Kara3, Serpil Aksoy3, Nesrin Hasırcı4,5 1Eczacılık Temel Bilimleri Anabilim Dalı, Eczacılık Fakültesi, Hacettepe Üniversitesi, Ankara, Türkiye. 2Polimer Bilimi ve Teknolojisi Anabilim Dalı, Fen Bilimleri Enstitüsü, Hacettepe Üniversitesi, Ankara, Türkiye. 3Kimya Bölümü, Fen Fakültesi, Gazi Üniversitesi, Ankara, Türkiye. 4Kimya Bölümü, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara, Türkiye. 5BIOMATEN, Biyomalzeme ve Doku Mühendisliği Mükemmeliyet Merkezi, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara, Türkiye.

Poliüretanlar monomer seçimlerinin yarattığı çeşitlilik sayesinde farklı kimyasal formülasyonlarda, ve farklı fiziksel, mekanik özelliklerde sentezlenebilirler. Poliüretanlar kimyasal ve mekanik özelliklerinden, biyouyumluluklarından ve modifiye edilebilme kapasitelerinden dolayı biyomedikal alanda en çok kullanılan polimerlerden biri olma özelliğine sahiptir *1+. Biyobozunur poliüretanlar yara örtüleri, ameliyat iplikleri, implante edilebilir ve enjekte edilebilir doku destek malzemeleri olarak kullanım potansiyeline sahipken, biyobozunur özellikte olmayan polüretanlar, kataterler, kalp kapakçıkları, yapay damarlar, yapay kalp vb. tıbbi cihazlarda kullanılırlar. Polüretanlar fonksiyonel grupları sayesinde biyomedikal uygulama alanlarına yönelik olarak yüzey modifikasyonu teknikleri ile modifiye edilebilirler. Bu çalışmada polikondenzasyon tepkimesi ile biyomedikal saflıkta üretilen poliüretan *2] yüzeylerine; i) kan uyumluluğunun arttırılması *3-4], ii) antibakteriyel özellik kazandırılması *5-7] için gerçekleştirilen yüzey modifikasyonları özetlenmektedir. Her iki amaç içinde, oksijen plazma ile aktive edilen poliüretan yüzeyler biyoaktif moleküllerin kovalent immobilizasyonu ile çok katmanlı olarak modifiye edilmiştir. Modifiye edilen poliüretanların yüzey kimyası, serbest yüzey enerjisi, topografyası gibi yüzey özelliklerindeki değişimler detaylı olarak karakterize edilmiş, kan uyumlulukları ve antibakteriyel etkinlikleri in vitro koşullarda incelenmiştir.

Kaynaklar 1. Aksoy E.A., et al., , High Performance Polymers, 19:621-637, 2007. 2. Aksoy E.A., et al., Journal of Biomaterials and Tissue Engineering, 2(4):1-10, 2012. 3. Aksoy E.A., et al., Journal of Bioactive and Compatible Polymers, 23:505-519, 2008. 4. Aksoy E.A., et al., Macromolecular Symposia, 269:145-153, 2008. 5. Kara F., et al., Journal of Bioactive and Compatible Polymers, 31:1-19, 2016. 6. Kara F., et al., Applied Surface Science, 357:1692-1702, 2015. 7. Kara F., et al., Carbohydrate Polymers, 112: 39-47, 2014.

22




BIOMATERYALOVA

MİKROAKIŞKAN SİSTEMLER ile KEMİK-KIKIRDAK ARAYÜZÜ MODELLENMESİ

Hamdullah Yanık1, Olcay Burçin Akbulud1, Ali Kemal Baş1, Sinan Güven1* 1Dokuz Eylül Üniversitesi, İzmir Uluslararası Biyotıp ve Genom Enstitüsü, İzmir, Türkiye.

Kemik-kıkırdak arayüzü, eklem hastalıklarında en çok etkilenen bölgelerden birisidir. Doku mühendisliği zarar görmüş dokuların tamiri veya yenilenmesinde yenilikçi yaklaşımlar sunar. Temel bilim ve klinik çalışmalar için oldukça önemli olmasına rağmen var olan doku ve organ modelleri kemik-kıkırdak arayüzü çalışılmalarında yetersiz kalmaktadır. In vitro 3-boyutlu dinamik hücre kültürü sistemleri bu sorun aşılıp daha gerçekçi hastalık modelleri geliştirilmesini amaçlamaktadır *1+. Mikroakışkan sistemler içerisinde üretilen 3-boyutlu mikro dokular fonksiyonel insan modelleri hastalıkların oluşumunu ve tedavisini araştırmak için uygun platformlar sunmaktadır *2+. Bu çalışmada doku mühendisliği yaklaşımı kullanılarak kemik kıkırdak dokusunun mikroakışkan çipler içerisinde modellenmesi amaçlanmıştır. Mikroakışkan çiplerin sağladığı dinamik hücre kültürü ortamı sayesinde 2-boyutlu sistemlerde karşılaşılan sorunların aşılması öngörülmektedir. Geliştirilecek kemik-kıkırdak ara yüzü ile 3-boyutlu hücre kültürünün sağladığı yararların yanı sıra aynı zamanda kontrollü bir mikroakışkan teknolojisiyle dinamik koşulların kök hücrelerin osteojenik/kondrojenik farklılaşması üzerindeki etkisi incelenecektir.

Bu çalışmada kök hücrelerden aynı anda hem kemik hem de kıkırdak dokusu oluşturulmasını sağlayacak mikroakışkan çip tasarlanmıştır. Bu amaçla bilgisayar ortamında tasarlanan düzenek yüksek çözünürlüklü lazer kesici tarafından kesilen polimetilmetakrilik asit (PMMA) bazlı plastikten üretilmiştir. Osteojenik ve kondrojenik farklılaştırılacak olan mezenşimal kök hücreler jelatin bazlı biyopolimer içerisinde kanala aktarılıp UV ışığı ile ayrı ayrı çapraz bağlanarak iki farklı 3-boyutlu yapı elde edilmiştir. Geliştirilen mikroakışkan sistemde aynı anda osteojenik ve kondrojenik besi ortamı birbirine karışmadan kemik ve kıkırdak dokusuna farklılaşacak hücrelerin bulunduğu kanaldan geçirilerek dinamik kültür ortamı oluşturulmuştur.

Kaynaklar 1. Namkoong, B., S. Guven, S. Ramesan, V. Liaudanskaya, et al., Recapitulating cranial osteogenesis with neural crest cells in 3-D microenvironments. Acta Biomater, 2016. 31: p. 301-11. 2. Guven, S., P. Chen, F. Inci, S. Tasoglu, et al., Multiscale assembly for tissue engineering and regenerative medicine. Trends Biotechnol, 2015. 33(5): p. 269-79.

23




BIOMATERYALOVA

Deri Sanayinde Değerlendirilemeden Kalan Yan Ürünlerden Eklem Sağlığını Destekleyici Kolajen Hidrolizat Üretimi

Kaan akti1*, Sadık Göneş1 1Kazlıçeşme Deri Ürünleri Araştırma Geliştirme San. ve Tic. Ltd. Şti. İstanbul Organize Deri Sanayi Bölgesi 12.Yol Tuzla L3-4C Parsel, İstanbul, Türkiye.

Yıllık 30.000 ton büyükbaş ham deri işleme yeteneğine sahip olan grup şirketlerimizden İskefe Deri San. A.Ş. ‘nin her yıl yaklaşık olarak %20 oranında, yan ürün olarak çıkan yarma deri çıktısı bulunmaktadır. Yüksek miktardaki bu katı deri yan ürünleri, deri sanayisi için; boşaltma masrafları, boşaltılacak alanların bulunma zorluğu ve çevresel kirlilik oluşturma potansiyellerinden ötürü son birkaç yıl içerisinde büyük bir sorun teşkil etmektedir. alışmamızda; Türk Deri Sanayisi’nin önemli bir problemini teşkil eden yarma derilerden, belirlenen uygun prosesler ile eklem sağlığını destekleyici kolajen hidrolizat üretimi gerçekleştirilmiştir. Yapılan çalışma, temel olarak hidrolizasyon, filtrasyon, püskürtmeli kurutma ve elde edilen son ürünün karakterizasyonu basamaklarından meydana gelmiştir. Gerçekleştirilen denemelerde; enzimatik hidrolizasyon ile yapılan çalışmaların, kimyasal hidrolizasyon’a göre göre zaman, enerji, verimlik ve maliyet gibi birçok alanda daha avantajlı olduğu tespit edilmiştir. Enzimatik hidrolizasyon, uygun yöntem olarak belirlendikten sonra, yapılan çalışmalar ile enzimatik hidrolizasyonun, sıcaklık, enzim tipi, konsantrasyon gibi proses parametreleri belirlenmiştir. Filtrasyon çalışmalarında; çapraz akış (Cross-Flow) filtrasyon sistemi ve klasik (Dead-End) filtrasyon sistemi kullanılmıştır. Konsatrasyonu %25, %30 ve %35 olan örneklerin 20 ve 50 kDa ultrafiltrasyon membranları kullanılarak filtrasyon denemeleri gerçekleştirilmiştir. apraz akış filtrasyon sisteminin, akı-zaman grafiği parametrelerine göre daha uygun bir yöntem olduğu tespit edilmiştir. Kurutma denemeleri Niro Atomizer püskürtmeli kurutucu ile gerçekleştirilmiştir. Kurutma basamağında, nozzle tipi, giriş-çıkış sıcaklığı, nem miktarı gibi parametrelerin, ürünün suda çözünürlüğü üzerine sonuçları incelenmiştir. Özellikle nozzle tipinin ürünün suda çözünürlüğüne doğrudan etki ettiği tespit edilmiştir. Kurutma işlemleri sonucu elde edilen toz ürüne; mikrobiyolojik ve kimyasal analizler yapılarak hedeflenen değerlere ulaşılmıştır. Kolajen ürünün karakterizyonu için; SDS-PAGE yöntemi ve Viscotek GPC max cihazı kullanılarak ölçümler yapılmıştır. Ürünün içerisindeki, aminoasitlerin dağılım oranları, Agilent Infinity HPLC cihazı ile tespit edilmiştir. Elde edilen glisin-pirolin-hidroksipirolin oranları ile ürünün hedeflenen değerlerde olduğu gözlenmiştir.

KAYNAKLAR 1.Maini, P., The experience of the first biostimulant, based on amino acids and peptides: Short retrospective review on the laboratory researches and the practical results, Fertilitas Agrorum 1, 29–43,2006. 2.Schiavon, M., Ertani, A., Nardi, S., Effects of an alfaalfa protein hydrolysate on the gene expression and activity of enzymes of TCA cycle and N metabolism in Zea mays, L. J. Agric. Food Chem., 56, 11800–11808 ,2008. 3.Kasparkova, V., Kolomaznik, K., Burketova, L., Sasek, V., Simek, L., Characterization of low-molecular weight collagen hydrolysates prepared by combination of enzymatic and acid hydrolysis, J. Am. Leather Chem. Assoc. 104, 46–51,2009. 4.Pasupuleti, V.K., Braun, S., State of the art manufacturing of protein hydrolysates. In: Pasupuleti, V.K., Demain, A.L. (Eds.), Protein Hydrolysates in Biotechnology. Springer, Dordrecht Heidelberg, New York, NY, USA, pp. 11–32,2010. 5.DeMan JM., Proteins: Animal Proteins.In: The Principles of Food Chemistry. Aspen Publishers, USA, pp. 147-149,1999. 6.Hulmes DJS., Collagen Diversity, Synthesis,and Assembly. In: Collagen, Structure andMechanics. Fratzl P (ed), Springer, New York, pp.16-22,2008. 7.Brinckmann J., Collagens at a Glance. In: Collagen: Primer in Structure, Processing and Assembly. Brinckmann J, Notbohm H, Müller PK (eds), Springer, USA, pp. 1-6,2005.

24




BIOMATERYALOVA

8.Engel J, Bachinger HP., Structure, Stability and Folding of the Collagen Triple Helix. In: Collagen: Primer in Structure, Processing and Assembly. Brinckmann J, Notbohm H, Muller PK (eds), Springer, USA, pp. 8-24,2005. 9.Miller, E.J. and Gay, S., The collagens: an overviewand update. Methods Enzymol 144: 3-41pp,1987. 10.Djavani, M., Kirkali, B.G., and Güner, G., Amino acid composition of elastin purified from bovine human aortas, American Journal of Medical and Medical Sciences, 19:545pp,1991.

25




BIOMATERYALOVA

Antimikrobiyal Etkinliği Bilinen Bitkisel Yağlar ile Polimerik Membranlara

Antimikrobiyal Özellik Kazandırılması

Name Erdemir1*, Arzu Coşkun1, Özlem Eğri1 Gaziosmanpaşa Üniversitesi, Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi, Biyomühendislik Bölümü, Tokat, Türkiye.

Elektro-eğirme nanometreden mikrometreye kadar değişen çaplarda birçok farklı polimer türünden fiberler oluşturulabilen ekonomik ve verimli bir yöntemdir. Bu yöntemle yüksek yüzey alanı/hacim oranına ve oldukça gözenekli yapılara sahip örgüsüz nanofibröz membranlar üretilebilmektedir.

Bu çalışmada, literatürde antimikrobiyal etkinliği bilinen Hypericum perforatum yağı kullanılmıştır. H. perforatum yağının içeriğinde bulunan hyperforin ve proanthocyanidin bileşenleri yağın antimikrobiyal etkinlik göstermesini sağlamaktadır. Literatürde bu bitkisel yağın gram-pozitif bakteriler üzerinde gram-nagatiflere göre daha fazla antimikrobiyal etki gösterdiği belirtilmiştir.

Membranlar poli(etilen glikol) (PEG) ve poli(ε-kaprolakton) (PCL) biyopolimerlerinin elektro-eğirilmesi ile üretilmiştir. Elektro-eğirme için kullanılan polimer çözeltisi içerisine belirli miktarlarda Hypericum perforatum yağı ilave edilmiş, elektro-eğirme için optimum koşullar belirlenerek membranlar üretilmiştir.

Üretilen membranların sırasıyla gram-pozitif ve gram-negatif bakteriler olan Staphylococcus aureus ve Escherichia coli üzerinde antimikrobiyal etkinliği disk difüzyon yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Bu amaçla sıvı besi ortamına ekilen mikroorganizmalar yaklaşık 2 saat inkübe edildikten sonra 625 nm dalga boyunda istenilen değerlerde (0,08-0,13) absorbans veren sıvı kültürden alınan örnekler Müller Hinton Buyyon (MHB) agar ve Eosine Metilen Blue (EMB) agarda geliştirilmiştir. Katı besiyerlerine ekim işleminden sonra UV altında sterilizasyonu yapılan membranlar uygun mesafelerde yerleştirilerek 37 oC’ta 16-20 saat inkübasyona bırakılmıştır.

alışma sonunda bitkisel yağ yüklü membranların her iki mikroorganizma için de belli büyüklüklerde inhibisyon zonu oluşturduğu gözlemlenmiştir. E. coli için yağ konsantrasyonu artışı zon çapında ciddi bir değişikliğe sebep olmamışken, S. aureus'ta yağ konsantrasyonu artışı ile zon çapında büyüme gözlemlenmiştir.

Kaynaklar

1. Zahedi, P., et al., Polymers Advanced Technologies, 21, 77–95, 2010. 2. Saddiqe, Z., et al., Journal of Ethnopharmacology, 131, 511–521, 2010.

26




BIOMATERYALOVA

MİKROAKIŞKAN SİSTEMLER ile NÖRODEJENERATİF HASTALIK MODELLEMESİ Olcay Burçin Akbulud1, Hamdullah Yanık1, Ali Kemal Baş1, Sinan Güven1* 1 Dokuz Eylül Üniversitesi, İzmir Uluslararası Biyotıp ve Genom Enstitüsü Günümüzde nörodejeneratif hastalıkları araştırmak ve yeni ilaçlar geliştirmek için mevcut hastalık modelleri yetersiz kalmaktadır. Bu nedenle, yeni in vitro ve in vivo hastalık modellerinin gerekliliği her geçen gün artmaktadır. Yapılan son çalışmalar iki boyutlu tek tabaka hücre kültür sistemleri, nöronal dokuların karmaşık yapısını taklit etmede yetersiz olduğunu göstermektedir. 3-boyutlu hücre kültürü entegre edilmiş mikroakışkan sistemler çok küçük miktardaki sıvıların kontrolüne izin veren ve doku/hastalık modellerinin dış uyaranlara karşı verdikleri tepkileri incelemek için tasarlanmış platformlardır *1+. Bu çalışmada hücrelerin 3-boyutlu doğal ortamındaki gibi davranması için ışık altında polimerleşebilen biyouyumlu jelatin bazlı hidrojel kullanılacaktır. Bu polimer, mekanik özellikleri ve biyobozunabilirliği açısından hedef dokuya benzer özellik göstermektedir ve sinir hücreleri için doğal ortamı sağlayan yapay hücre dışı matris görev görür. Mikroakışkan platformlar çeşitli mühendislik yazılımları kullanılarak tasarlanacak ve yüksek hassasiyetli lazer kesici kullanılarak PMMA levhalardan elde edilecektir. Mikroakışkan çiplerin içerisine hücreler enkapsüle edildikten sonra sürekli laminer akış altında hücreler farklılaştırılacaktır [2]. Bu proje kapsamında doku mühendisliği yaklaşımları kullanılarak 3-boyutlu dinamik mikroakışkan sistemler ile kök hücreden sinir hücrelerine farklılaştırma ve ayrıca farklı glioblastoma hücreleri kullanılarak nörodejeneratif hastalıklar için yeni bir in vitro hastalık modelinin tasarlaması hedeflenmektedir. Bu platformları kullanarak, farklı fiziksel stres koşulları altında hücrelerin davranışının incelemesi ve çeşitli mikroakışkan sistem tasarımları ile nörodejeneratif hastalıklara yönelik farklı ilaçların test edilmesi amaçlanmaktadır.

Kaynaklar

1. Bouyer C., et al., Advanced Materials, 28(1), 161–167, 2016.

2. Namkoong B., et al., Acta Biomaterialia, 31, 301–311, 2016.

27




BIOMATERYALOVA

MULTİFONKSİYONEL PLGA NANOPARTİKÜLLERİN ÜRETİMİ ve KARAKTERİZASYONU

Saliha Durak1*, Serap Derman2 1Yıldız Teknik Üniversitesi, Kimya Metalurji Fakültesi, Biyomühendislik Bölümü, İstanbul, Türkiye.

Nanopartiküler sistemlerle ilgili olarak; nanoteknoloji, tıp ve biyoteknoloji alanlarında yapılan çalışmaların sayısında son yıllarda önemli bir artış olmuş ve etkin maddelerin etkinliğinin artırılması, toksisitenin azaltılması, stabilitenin sağlanması/artırılması konularında olumlu sonuçlar elde edilmiştir *1+. Nanopartiküler sistemler içerisinden polimerik yapıda olan PLGA yüksek biyobozunabilirlik, biyouyumluluk, düşük toksisite/düşük immünojenite göstermesi, uygun mekanik özellikleri ve bozunma ürünlerinin toksik olmaması nedeniyle çeşitli terapötik ajanların kapsüllenmesi için yaygın olarak kullanılmaktadır *2-3+. Bu çalışma ile literatürde ilk kez kafeik asit fenetil ester (CAPE) ve juglon (5-hidroksi-1,4-naftokinon) yüklü multifonksiyonel poli(d,l-laktik-ko-glikolik asit) (PLGA) nanopartikülleri hazırlanması ve karakterizasyonu amaçlanmaktadır. CAPE propolisin en aktif bileşenlerinden biridir ve antiviral, antioksidan, antialerjik, antikarsinojenik, antimikrobiyal olmak üzere birçok biyolojik etkisi bildirilmiştir, ancak farmasötik alandaki kullanımı düşük suda çözünürlük ve biyolojik sistemdeki istikrarsızlık özellikleri nedeniyle sınırlıdır *3+. Juglon molekülü, ceviz ağacından izole edilen naftokinon yapılı bir allelokimyasaldır. Juglon molekülünün sahip olduğu farmakolojik (antimikrobiyal, antiviral, antifungal, antikanser vb.) özelliklerden yararlanmak için biyouyumluluğunun arttırılması ve toksik özelliğinin azaltılması gerekmektedir [4]. Bu problemlerin üstesinden gelmek için CAPE ve juglon etken maddeleri tekli emülsiyon çözücü buharlaştırma yöntemiyle PLGA nanopartiküller içine kapsüllenerek aktif nanopartiküller hazırlanmıştır. Nanopartiküller reaksiyon verimi (RY), enkapsülasyon etkinliği (EE), etken yüklenme kapasitesi (DL), partikül boyutu ( -Ave), polidispersite indexi (PDI) ve zeta potansiyel ( P) özellikleri ile karakterize edilmiştir. Nanopartikül formülasyonunun boyut, P, PDI, RY, EE ve DL değerlerinin sırasıyla 151.6 nm ile 196 nm, -21.2 ile -25.7 mV, 0.055 ile 0.127, %41.8 ile %57.5, %66.11 ile %88.12, %42.96 ile %70.26 aralığında değişim gösterdiği belirlenmiştir. Üretilen nanopartiküllerin SEM ve FT-IR analizi, in-vitro salım ve antimikrobiyal aktivite çalışmaları devam etmektedir. Kaynaklar 1. Derman S., et al., Polymeric nanoparticles. Sigma, 31:107-120, 2013.

2. Kumari A., et al., Biodegradable polymeric nanoparticles based drug delivery systems. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 75(1):1-18, 2010.

3. Derman S., Caffeic acid phenethyl ester loaded PLGA nanoparticles: effect of various process parameters on reaction yield, encapsulation efficiency, and particle size. Journal of Nanomaterials, 16(1):318, 2015.

4. Arasoğlu T., et al,. Enhancement of Antifungal Activity of Juglone (5-Hydroxy-1, 4-naphthoquinone) Using a Poly (d, l-lactic-co-glycolic acid)(PLGA) Nanoparticle System. Journal of agricultural and food chemistry, 64.38: 7087-7094, 2016.

28




BIOMATERYALOVA

HÜCRE-BİYOMALZEME İLİŞKİLERİNDE MEKANOTRANSDÜKTİF YAKLAŞIMLAR

Sedat Odabas1, Bahar Bilgen2 1 Ankara Üniversitesi Fen Fakültesi Kimya Bölümü, Tandoğan, Ankara, Türkiye 2 Department of Orthopaedics, The Warren Alpert Medical School of Brown University, Providence, Rhode Island, ABD.

Tüm canlılar bir veya birden fazla hücreden meydana gelmiştir. ok hücreleri organizmalarda bu hücreler bir araya gelerek dokuları, dokular bir araya gelerek organları, organlar bir araya gelerek organ sistemlerini ve en sonunda da sistemler bütün olarak bir organizmayı oluşturur. Bugün biyomalzeme biliminde gerçekleştirilen çalışmalar ile, organizmadaki doku hasarlarının tamiri, doku yenilenmesi veya organ ve doku işlevlerinin yeniden tesisi için çok çeşitli malzemeler geliştirmektedirler.

Hücreler bulundukları mikroçevrede belirli fiziksel kuvvetlere maruz kalırlar ve bu kuvvetler etkisinde belirli bir biyokimyasal cevap verirler. Hücrenin metabolizmasından, çoğalma ve farklılaşmasına kadar birçok olayı düzenleyen bu uyarı-cevap sistemi “mekanotransdüksiyon” olarak adlandırılır. Yapılan çalışmalarda bu olguda, hücre tüm bir bütün olarak bu uyarıları algılayıp cevap verebileceği gibi mekanozom olarak adlandırılan ve hücre zarında bulunan özel almaçlar yolu ile (başlıca integrin proteinleri) de uyarı alıp cevap verebilir [1-2].

Hücredeki mekanotransdüktif yaklaşımlar, malzeme biliminde mevcut malzemenin sertlik, ıslatılabilirlik, topografi gibi fiziksel özellikleri ile veya fonksiyonel grup ilişkisi gibi kimyasal özellikler üzerinde karşılık bulmaktadır. Bunun yanında mekanik iletim olgusu mikro düzeyde birçok karmaşık metabolik yolak ile iç içe girmiş durumda olması, makro düzeyde ise verilen cevabın çok çeşitliği nedeni ile henüz tam olarak aydınlatılmış değildir*1+. Hücrelerin belirli fiziksel bir kuvvet altında vereceği cevabın önceden belirlenebilmesi, hem malzeme geliştirme çalışmalarında hücre-malzeme etkileşiminin modellenebilmesi, hem de bu cevaba göre tedavi edici uygun klinik stratejilerin ortaya koyulabilmesi açısından önem arz etmektedir. Kaynaklar [1] B Bilgen, S Odabas, Advanced Surfaces for Stem Cell Research, 2016, 45-65. [2] Ingber, D.E., Faseb Journal, 2006, 20, 811-827.

29




BIOMATERYALOVA

KİTOSAN-DEKSTRAN SÜLFAT SODYUM BAZLI FİZİKSEL HİDROJELLERİN SENTEZİ, KARAKTERİZASYONU ve BİYOUYUMLULUĞUNUN İNCELENMESİ

uhal Yurttaş1*, Sümeyra Nur Turgut2, İ. Yağmur Abaoğlu3, H.Nurşah Başat4, Fatma Şayan Poyraz4, Banu Mansuroğlu4 1İstanbul Üniversitesi, Cerrahpaşa Tıp Fakültesi, Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı, İstanbul, Türkiye. 2Hacettepe Üniversitesi, Biyomühendislik Anabilim Dalı, Ankara, Türkiye. 3Yeditepe Üniversitesi, Moleküler Tıp Anabilim Dalı, İstanbul, Türkiye. 4Yıldız Teknik Üniversitesi, Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü, Genel Biyoloji Anabilim Dalı, İstanbul, Türkiye.

Günümüzde doku rejenerasyonu ve kontrollü ilaç salınımı sistemlerinde kullanılması sebebiyle hidrojel çalışmaları hızla artmaktadır. Doğal, sentetik veya semi-sentetik polimerlerin fiziksel etkileşimleri veya kimyasal çapraz bağlanmaları sonucunda oluşan hidrojeller, yüksek su içeren matriksleri oluşturmak üzere çapraz bağlanan hidrofilik polimer zincirinden oluşmuş 3 boyutlu bağlardır.Hidrojeller, sentezlerinde kullanılan polimerlerin ayarlanabilir fizikokimyasal ve biyolojik özellikleri, yüksek biyouyumlulukları, çok yönlü üretimleri, doğal ekstrasellülermatrikse benzerliği sebebiyle biyomedikal alanda umut vermektedirler[1].

Yapısında bulunan -NH2 grubu sayesinde hücresel yapışmayı pozitif yönde etkileyerek poliferasyonu destekleyen semi-sentetik polimer olan kitosanın biyobozunur özelliği, kitosan bazlı hidrojellerin yara örtü materyali olarak kullanımında uygunluk sağlamaktadır*2+. Dekstran-sülfat-sodyum (DSS) ; mukoadezif özellikleri, molekül ağırlığı, esnekliği, hidrojen bağlama kapasitesi, çapraz bağlanma yoğunluğu gibi nitelikleri hidrojel kullanımında avantaj sağlamaktadır DSS, polimerinin kitosan ile fiziksel etkileşim kurabilmesi ve teröpatik özelliği sayesinde hidrojel sentezinde tercih edilmiştir*3+.

Bu çalışmada kitosan ve DSS kullanılarak fiziksel bağlı hidrojel sentezlenmiştir. Üretilen kitosan-dekstran sülfat sodyum bazlı hidrojel sistemine quercetin ve askorbik asit molekülleri jele yüklenmiştir.

Flavonoid ailesinden olan quercetin, enfeksiyonu azaltarak kolay iyileşmeyi sağlayan önemli bir antioksidandır*4+. Aksorbik asit hücre gelişimini ve onarımını teşvik etmekle birlikte antiviral-antibakteriyel etkileriyle yara bölgesini enfeksiyonlara karşı korumaktadır*5+. Sentezlenen hidrojellerin karakterizasyon çalışmaları için quercetin ve askorbik asidin in vitro salımı gerçekleştirilerek hücrelerdeki etkileri incelenmiş, hidrojellerin sıcaklık ve pH duyarlılığı ölçülerek ideal şişme kapasitesi belirlenmiş, FT-IR ve SEM analizleri gerçekleştirilmiştir. Detaylı karakterizasyon çalışması sonrasında MTT testi yapılarak sitotoksik etkileri incelenmiştir. Literatür taramasında askorbik asit ve quercetin yüklü kitosan-DSS bazlı hidrojel çalışmalarına rastlanmamış olması ile özgünlüğü sağlanan bu çalışmanın yara örtü materyali olarak hidrojel kullanımında faydalı bir model olacağı düşünülmektedir.

Kaynaklar

1.Annabi, N., et al., 25th anniversary article: rational design and applications of Hydrogels in Regenerative Medicine, Advanced Materials,.26(1): p. 85-124, 2014. 2. Demir, A. and Seventekin, N. Kitin, kitosan ve genel kullanım alanları, Tekstil Teknolojileri Elektronik Dergisi, 3(2): p. 92-103, 2009.

30




BIOMATERYALOVA

3. Tazi, L.M. and S. Jayawicreme, Determination of residualdextransulfate in protein products, by SEC-HPLC, Journal of Chromotography B, 1011:p.89-93, 2016. 4. Kelly, G.S., Quercetin. Altern. Med. Rev, 16(2): p. 172-194, 2011. 5. Mohammed, Bassem M., et al. Vitamin C promotes wound healing through novel pleiotropic mechanisms, International Wound Journal 13.4 : 572-584, 2016.

31




BIOMATERYALOVA

OMURİLİK HASARLARININ TEDAVİSİ için ÇİFT KATMANLI KOLAJEN BAZLI

MATRİKS GELİŞTİRİLMESİ ve KARAKTERİZASYONU

ehra Betül Ahi 1, Nergis Zeynep Renkler 1, Kadriye Tuzlakoğlu1 1Yalova Üniversitesi Polimer Mühendisliği Bölümü, Yalova, Türkiye.

Omurilik yaralanması (SCI), dünya genelinde 1.3 milyon kişinin sahip olduğu ve her yıl yaklaşık

180.000 kişiyi etkileyen en yaygın nörolojik hastalıktır. SCI, araç kazaları, düşme, spor, tümörler,

şiddet ve diğer travmatik olaylar sonucunda meydana gelebilir. Bu yaralanmalar, bu hastaların fiziksel

ve psikolojik refahlarını etkilemenin yanı sıra ailelerine büyük ekonomik sıkıntılar getirmektedir.

Omurilik hasarlarının tedavisinde, dokunun kompleks yapısından dolayı klasik cerrahi yöntemler

yeterli olmamaktadır. Klasik yöntemlere alternatif olarak doku mühendisliği yaklaşımı ile doku

iskeleleri ve hücrelerin kullanıldığı daha spesifik yöntemler geliştirilmektedir. Mevcut literatürde SCI

tedavisinde etkili çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Klinik öncesi deneyler, bazı hücre tedavilerinin

umut verici ve etkili bir şekilde duyusal/motor fonksiyonları geliştirdiğini göstermektedir. Kök

hücrelerin güçlü çoğalması ve farklılaşma potansiyeli, hasarlı sinir hücrelerin yerini alması, mikro

çevreyi modüle etmesi, aksonal rejenerasyonu kolaylaştırması gibi özelliklerinden dolayı kök hücre

nakli tekniği umut vadeden bir yöntem olmuştur. Mezenkimal Kök Hücreler (MSK), SCI onarımı için

özellikle elverişlidir çünkü MSC'ler kolay erişime sahiptir ve etkili in vitro çoğalma sağlar. Alternatif

stratejiler olarak biyomalzeme tabanlı sistemler de geliştirilmiştir. Bazı umut verici sonuçlar,

hidrojelleri tek başına kullanan ya da hücreler ya da büyüme faktörleri ile kombine edilen

sistemlerden elde edilmiştir. Bu çalışmada ise omurilikte oluşan tramvatik hasarların, mezenkimal

hücreler için taşıyıcı görevini üstelenecek ve aynı anda aksonal rejenerasyonu stimule edici biyosinyal

moleküllerinin salımını sağlayabilecek çift katmanlı 3 boyutlu bir matriks ile tedavi edilmesi

amaçlanmaktadır. Bu doğrultuda kolajen/PLGA/laminin bazlı nanofibröz yapıda membranlar

üretilecek bu membranların morfolojik özelliklerinin incelenmesi için Taramalı Elektron Mikroskobu

(SEM) ile morfolojik analizleri yapılacaktır. Ayrıca mekanik dayanımlarının belirlenmesi için ıslak ve

kuru halde çekme testlerinin yapılması planlanmaktadır. Son olarak ise mezenkimal kök hücreler

kullanılarak, hücre canlılığı, morfolojisi ve farklılaşma özellikleri incelenecektir.

32

Documents

4.BİYOMALZEME GÜNLERİ - blog.yalova.edu.trblog.yalova.edu.tr/biomateryalova/wp-content/uploads/sites/50/2017/10/... · biyoloji ve mühendislik prensipleriyle laboratuar ortamında