Havayolu modellemesi amaçlı tasarlanan mühendislik ürünü 3B hücre kültür sistemlerinin geliştirilmesi

Kronik hava yolu hastalıkları çevresel ve genetik faktörlerin rol oynadığı bir dizi karmaşık mekanizmaya sahiptir. Bu hastalıkların moleküler patolojilerinin çalışılması ve kritik cerrahi ameliyatlar sonrasında ihtiyaç duyulan doku nakli için in vivo ortamı taklit eden uygun hücresel model sistemlerin kurulması oldukça önemlidir. Literatürde havayolunu modellemek için çeşitli hücresel in vitro model sistemler oluşturulmuştur. Havayolu hücre kültürleri için kullanılan in vitro modeller arasında en yaygın yöntemlerden biri hava-sıvı arayüzü (Air Liquid Interface -ALI-) kültür sistemi ve bu sistemde kullanılan transwell-insert membran yapılarıdır. Ancak halihazırdaki ALI-kültür uygulamalarında transwell membranların her iki yüzüne de ekim yapabilecek pratik bir sistem tasarımı bulunmadığı için hücre-hücre etkileşimi incelenirken ALI kültür sisteminin iki yüzü etkin kullanılamamaktadır. Ticari olarak günümüzde satılan sistemlerin 3 boyutlu (3B) hücre ko-kültür sistemlerine yatkınlığı da son derece kısıtlıdır. Çalışmanın ilk basamağında; halihazırda ALI kültür sistemlerde kullanılan transwellerin kullanımı daha efektif hale getirilerek modifiye edilmiş ve bu amaçla transwell adaptörler 3B yazıcıdan çıkartılmış, sızıntı denemeleri gerçekleştirilmiş ve ALI sistemine uyarlanarak epitel-fibroblast ko-kültürleri yapılmıştır. Ko-kültür modeller üzerinde immünositokimya ve gerçek zamanlı PZR çalışmaları gerçekleştirilmiş ve modellerin etkinliği doğrulanmıştır. Denemelerin sonucunda 3B ko-kültür sistemine dönüşümünü sağlayan yeni bir ürün geliştirilmiştir. Çalışmanın ikinci kısmında epitel doku greft gelişimine uygun transwell yapısında kullanılmak üzere biyobozunur membranlar geliştirilmiştir. Bu amaçla poli (L-laktik asit) (PL24, Corbion, intrinsik viskozite=1.5-2.0 dL/g) ve poli(e-kaprolakton) (PCL12, Corbion, intrinsik viskozite=1.0-1.3 dL/g polimerleri kullanılarak elektroeğirme yöntemiyle örgüsüz nanofiber ağ yapısında membranlar sentezlenmiştir. Optimizasyon ve karakterizasyon çalışmaları yapıldıktan sonra uygun bulunan membranlar 3B ALI-kültür sistemine entegre edilerek hücre kültür sistemlerinde değerlendirilmiştir. Geliştirilen biyobozunur özellikteki membranın, fizyolojik ortamda doğal olarak oluşan bariyer yapısı gibi sürdürülebilir özellikte olduğu ve havayolu modellemesi için ALI-kültür sistemlerinde kullanımının uygun olduğu sonucuna varılmıştır.