Grafen Oksit Katkılı Nanokompozit Doku İskelelerinin Süperkritik Karbondioksit Ortamında Hazırlanması ve Karakterizasyonu
No Thumbnail Available
Date
2017
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Ankara Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri
Abstract
Doku mühendisliği yaklaşımı hastalıklı veya zarar görmüş organların tedavisinde önemli bir alternatif
oluşturmaktadır. Bu yaklaşımda biyopsi yoluyla hastadan alınabilecek hücreler kontrollü kültür
ortamlarında doku iskelesi adı verilen yapay destek dokuları üzerinde biyosinyal moleküller varlığında
kültüre edilmekte ve elde edilen yapı vücuttaki hasarlı bölgeye yerleştirilerek doku rejenerasyonu
gerçekleştirilmektedir. Doku rejenerasyonunun başarılı bir şekilde gerçekleşmesi için anahtar görevi
gören faktörlerden birisi hücrelere geçici bir hücredışı matris oluşturacak ve yapısal destek sağlayacak
olan doku iskeleleridir. Bununla birlikte yapay destek dokusuna hücre göçünü hızlandıracak ve hücremalzeme etkileşimini arttıracak bileşenlerin de kullanımı önemlidir.
Hücredışı matris yapıyı taklit ederek hücre üremesi için gerekli ortamı sağlayan doku iskelelerinin
üretiminde biyouyumlu özellik gösteren ve biyobozunur yapıdaki polimerlerin kullanımı önemli bir yer
tutmaktadır. Polikaprolakton (PCL) biyouyumlu ve biyobozunur yapısı nedeniyle birçok biyomedikal
uygulamada tercih edilen bir polimerik yapıdır. Deri doku eşleniklerinin üretiminde kullanılmakla
birlikte kemik doku rejenerasyonu ve kontrollü ilaç salım sistemlerinin tasarımında da uygulama alanı
bulmaktadır. Hidrofobik yapısından dolayı hücre yapışması ve üremesi için uygun olmadığından doğal
polimerler ya da biyoseramikler ile kompozitleri hazırlanmaktadır.
Karbon bazlı bir malzeme olan grafen oksit (GO) ise tek atom kalınlığında iki boyutlu bir yapıya sahiptir.
Yüksek yüzey alanı ve hidrofilik yapıdaki fonksiyonel grupları nedeniyle son yıllarda biyotıp alanında
yapılan araştırmalarda ilgi çekmektedir. Kuvvetli adsorpsiyon kapasitesi hücre üremesi ve
farklılaşmasında etkin olan moleküllerin grafen oksit yüzeyinde zengileşmesini sağlamaktadır. Bu
özelliklerinden dolayı grafen oksit katkılı yapıların hücre yapışması, üremesi ve farklılaşmasında etkin
rol oynayacağı düşünülmektedir.
Üç boyutlu doku iskelelerinin üretiminde kullanılan yöntem elde edilen yapıların mekanik dayanımı,
gözenekliliği ve bozunma hızı gibi özelliklerini etkilemektedir. Son yıllarda yapılan çalışmalarda,
süperkritik karbondioksit (SK-CO2) teknolojisi işlem süresinin kısa olması, yüksek sıcaklıklara ihtiyaç
duyulmaması ve çözücülerin verimli bir şekilde uzaklaştırılması gibi avantajlarından dolayı doku iskelesi
üretiminde konvensiyonel yöntemlere alternatif olarak kullanılmaktadır. SK-CO2 ortamda gaz
EK-11 Sonuç Raporu Formatı
köpükleştirme ve faz ayrımı yöntemleri ile üç boyutlu gözenekli yapıya sahip doku iskelelerinin
hazırlanması mümkündür.
Bu proje kapsamında PCL ve GO içeren nanokompozit doku iskeleleri SK-CO2 ortamda faz ayrımı
yöntemiyle hazırlanmış ve karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. PCL (%15 w/v) diklorometan (DCM)
ve etil laktat (EL) çözücülerinde çözülmüş ardından %1 ve %3 (w/w) oranında GO eklenmiştir.
Gözenekli yapı oluşumunu sağlamak için porojen partikül olarak sodyum klorür (NaCl) kullanılmıştır.
PCL, GO ve NaCl kullanılarak hazırlanan karışım SK-CO2 ortama alınarak çözücülerin uzaklaştırılması
sağlanmıştır. NaCl partiküllerinin yapıdan uzaklaştırılması amacıyla yapılan yıkama işleminin ardından
doku iskeleleri liyofilizatörde kurutulmuş ve gözenekli yapılar elde edilmiştir. SK-CO2 ortamda doku
iskelesi üretiminde en uygun işlem koşullarının 165 bar, 35⁰C, 5g/dk SK-CO2 akış hızı ve 2.5 saat kesikli
ardından 2.5 saat sürekli akış koşulları olduğu sonucuna varılmıştır. Diklorometanın çözücü olarak
kullanıldığı çalışmalarda, grafen oksidin polimer çözeltisinde homojen olarak dağılmadığı, sonuçta elde
edilen doku iskelelerinde koagüle halde yapı içerisinde kaldığı gözlenmiştir. Etilen oksidin çözücü olarak
kullanıldığı çalışmalarda ise, grafen oksit hidrofilik karakterdeki EL çözücüsünün içerisinde homojen
olarak dağılmış ve SK-CO2 işlem soucunda yapıda GO koagülasyonu gözlenmemiştir. Doku iskelelerinin
morfolojik yapısının tayin edildiği Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) analizleri sonucunda, PCL ve
PCL-GO yapıların mikrogözeneklere sahip olduğu görülmüştür. SEM analizinden elde edilen görüntüler
ile yapılan hesaplamalarda, PCL ve PCL-GO doku iskelelerinin gözenek çapı ortalama 240.24 ±45.4
µm olarak hesaplanmıştır. Raman spektroskopisi analizlerinde grafen oksidin fiziksel yapıya katıldığı,
FTIR analizleri sonucunda ise PCL GO etkileşiminin kimyasal olmadığı sonucuna varılmıştır. GO
eklenmesiyle PCL kristain yapısında bulunan karakteristik piklerde azalma meydana gelmiştir. L-929
fare fibroblastları ile yürütülmüş olan sitotoksisite çalışmalarında ise, PCL yapısına katılan %1 ve %3
(w/w) oranındaki GO yapıların hücre canlılığı üzerinde olumsuz bir etkiye neden olmadığı sonucuna
varılmıştır.
Proje çalışmasından elde edilen sonuçlar, SK-CO2 ortamda hazırlanan PCL-GO doku iskelelerinin
özellikle kemik doku mühendisliği uygulamalarında kullanım potansiyeli olduğunu göstermektedir. Elde
edilen bu sonuçlar doğrultusunda, devam eden çalışmalarda, PCL-GO doku iskeleleri üzerinde
osteoblastik hücre farklılaşmasının incelenmesi planlanmaktadır.
Description
Keywords
grafen oksit, nanokompozit