Osteokondral hasarlar için peptit amfifil ve bor katkısı içeren gradyan özellikli biyomürekkep formülasyonlarının geliştirilmesi

Osteokondral hasarların tedavisinde kullanılan mevcut yöntemler yetersiz kaldığından yeni tedavi yöntemlerinin geliştirilmesine ihtiyaç vardır. Bu amaç doğrultusunda, osteokondral dokunun hiyalin kıkırdak ile subkondral kemik arasında dereceli olarak değişen özellikleri dikkate alınarak doku mühendisliği yaklaşımlarıyla alternatif tedavi yöntemlerinin geliştirilmesi üzerine çalışmalar devam etmektedir. Yapılan çalışmalar arasında üretimde standardizasyon, tekrarlanabilirlik, ölçeklendirme esnekliği ve hastanın kendi hücreleriyle önceden tanımlanmış boyut ve şekilde doku iskelesi üretimine izin veren özellikleri sebebiyle üç boyutlu (3B) biyoyazıcı teknolojisi öne çıkmaktadır. Sunulan doktora tezi kapsamında, gradyan özelliklere sahip osteokondral doku iskelelerinin üretilmesi amacıyla ekstrüzyon tabanlı 3B biyoyazıcıda kullanımı uygun yenilikçi kitosan biyomürekkep formülasyonları geliştirilmiştir. Bu formülasyonlarda kondrojenik farklılaşmayı indükleyecek peptit amfifil (PA) ve osteojenik farklılaşmayı indükleyecek bor katkılı hidroksiapatit (B-nHAp) kullanılmış, ön çalışmalar MC3T3-E1 kemik öncül hücreleri ve göbek kordonu mezenkimal kök hücreleri (MSC) ile yapılmıştır. Tez çalışması kapsamında, kitosan biyomürekkep formülasyonunda kullanılacak olan B-nHAp ve PA'nın karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Karakterizasyon çalışmaları sonucunda, kütlece %10 B-nHAp ve %2,5 PA içeren kitosan biyomürekkep formülasyonlarının uygun olduğuna karar verilmiştir. Biyomürekkep formülasyonları, 0,628-100 rad/s aralığında kayma incelmesi (shear thinning) davranışı göstermiş ve ~25°C'den sonra jelleşmeye başlamıştır. Kayma incelmesi davranışı, biyomürekkeplerin 3B biyoyazıcıda ekstrüde edilebilirliğinin bir göstergesidir. Tez çalışması kapsamında Derece 4'teki osteokondral hasarlar amaçlanmış ve 5 mm kalınlığındaki gradyan doku iskelelerinin üretimi üzerine çalışılmıştır. Öncelikle 3B biyoyazıcının yazdırma kafalarına entegre edilebilen akış yönlendirici aparat tasarımı yapılmış, ardından uygun yazdırma parametrelerinin belirlenmesi amacıyla ön çalışmalar yapılmıştır. Ön çalışmaların sonucunda, uygun parametreler küt iğne uçlu 20G nozul, 60-70 kPa yazdırma basıncı ve 4 mm/s yazdırma hızı olarak bulunmuştur. Akış yönlendirici aparat kullanılarak, kütlece %26 Pluronic® F-127 destek çözeltisinin içine yazdırılan kütlece %10 B-nHAp ve %2,5 PA içeren kitosan biyomürekkepler ile gradyan doku iskeleleri desen geometrileri bozulmadan 3B biyoyazıcı ile rahatlıkla üretilebilmiştir. Üretilen gradyan doku iskelelerinin karakterizasyon çalışmaları yapılmış ve doku iskelelerinin katmanlarında kemik ve kıkırdak dokularına uygun farklı yapılar gözlenmiştir. Tez çalışması kapsamında elde edilen sonuçlar i) kitosan tabanlı biyomürekkep geliştirilmesi ve ii) subkondral kemikten hiyalin kıkırdağa doğru bor katkılı nano hidroksiapatit-peptit amfifil gradyanı içeren osteokondral doku iskelelerinin üretimidir ve bu sonuçlar osteokondral dokuya özgü biyomürekkep çeşitliliği açısından literatüre katkı sağlayacaktır.