Aljinat matrisli mineral katkılı hidroksiapatit ile zenginleştirilmiş kemik skafoldları

Doku mühendisliği ve yenileyici tıp alanında, hasar görmüş kemik dokularının onarım ve yenilenmesi uygulamaları için yenilikçi biyomimetik ve biyoaktif biyomalzemelere olan ihtiyaç giderek artmaktadır. Bu amaçla kullanılan biyomalzemeler arasında doğal polimer bazlı hidrojeller ve skafoldlar, biyouyumlu ve biyobozunur olmaları aynı zamanda hücre proliferasyonu ve doku bütünlüğünü destekleyici özellikleri sayesinde ön plana çıkmaktadır. Üretilen skafoldların hücrelerin tutunması, çoğalması ve kan akışı gibi yaşamsal devamlılığa uygun, gözenekli ve doğal kemik dokusuna benzer yapıda olması gereklidir. Kemiğin inorganik bileşiminde bulunan kalsiyum fosfat bileşiği olan hidroksiapatit (HA), biyouyumluluğu ve biyoaktif özellikleri nedeniyle kemik dokusunun onarımı ve yenilenmesi için dolgu malzemesi ve skafold olarak sıklıkla kullanılan biyoseramik bir malzemedir. Ancak sentetik olarak üretilen HA'nın yüksek kristalin stabiliteye sahip olması biyoçözünürlüğünü kısıtlayarak doku onarımının uzamasına neden olmaktadır. Bu nedenle HA'nın biyoçözünürlüğünü arttırıcı, doğal kemik yapısında yer alan iyonları içeren çeşitli iyon katkılı HA formları araştırılmaktadır. Bu tez çalışması kapsamında uygun matris malzemesi olarak biyouyumlu yapısı, ekstraselüler matrise (ECM) benzer morfolojisi ve jel oluşturabilme yeteneği nedeniyle doğal bir polisakkarit olan aljinat (Alg) temelli hidrojel skafoldlar kemik yenilenmesi ve ilaç salınım uygulamaları için araştırılmıştır. Aljinat polimer matrisli skafoldlar hidroksiapatit temelli biyoseramikler ile katkılandırılmıştır. Hidroksiapatitin biyoçözünürlüğünü ve biyoaktivitesini arttırmak için içeriğinde zengin silikat iyonları içeren bir alümina silikat minerali doğal pomza (PM) minerali HA'nın içerisine katkılanarak skafold formlarında kullanılmıştır. %7,5 PM katkılı HA ve saf HA tozlarının sentezi yapılarak 1100℃'de sinterlenmiştir. Sinterlenen biyoseramik tozları, freeze-gelation metoduyla aljinat polimer matrisi ile birleştirilerek çapraz bağlı poroz skafoldlar sentezlenmiştir. PM katkılı HA ile entegre edilmiş skafoldlara antibakteriyel ajan olarak Teikoplanin etken maddesini içeren Targocid ilacı entegre edilmiştir. Bu Teikoplanin yüklü Aljinat matrisli mineral katkılı skafoldlar aşamalı ilaç salınım mekanizmasıyla kemik rejenerasyonları ve tedavisi için antibakteriyel özellikte geliştirilmiştir. Geliştirilen kompozit skafoldlar; morfolojik, kimyasal, termal ve biyolojik (in-vitro şişme davranışı, biyoaktivite, antibakteriyel etkinlik ve biyouyumluluk) analizleri ile karakterize edilmiştir. Aljinat matrisli pomza katkısı yapılmış hidroksiapatit (Alg-HA-PM) skafoldlarda hücresel aktiviteleri destekleyici birbirlerine bağlı gözenek yapısı gözlemlenmiştir. Pomza ilavesi, HA'nın yüksek kristalin stabilitesini azaltarak yeniden mineralleşme yeteneğini arttırmıştır. Teikoplanin entegre edilmiş skafoldlar disk difüzyon yöntemi ile gerçekleştirilen antibakteriyel testlerde gram negatif: Escherichia coli (E.coli) ve gram pozitif: Staphylococcus aureus (S. Aureus) bakteri türlerine karşı antibakteriyel etkinlik göstermiştir. Geliştirilen bu skafoldlar, yüksek biyoaktivite, uygun morfolojik yapı düşük sitotoksisite ve antibakteriyel etkinlikleri nedeniyle kemik enfeksiyonları tedavisinde ilaç salınımı gerçekleştirerek doku yenilenmesini teşvik edici uygulamalarda yüksek kullanım potansiyeline sahip olacağı öngörülmektedir.