Poli(3-hidroksi bütirat)/poli(bütilen adipat-ko-tereftalat)/ipek- bazlı tendon doku iskeleleri: Karakterizasyon ve tenojenik aktivite

Tendonlarda, mekanik stres birikimi, yaşlanma, genetik yatkınlık ve travma gibi etkenler sonucunda oluşan inflamasyon ve lezyonlara bağlı olarak tendon rüptürleri (kopma) sıklıkla görülmektedir. Tendon dokusunun düşük miktarlarda hücre içermesi, zayıf vaskülarizasyon ve düşük yenilenme potansiyeli nedeniyle hasarlı bölgede sağlıklı rejenerasyon gerçekleşmesi için tendon doku mühendisliği yaklaşımlarına ihtiyaç duyulmaktadır. Sunulan tez çalışmasında tendon rejenerasyonunda yama olarak kullanılabilecek ipek fibroin/poli(3-hidroksibütirat) (SF/P3HB) ve ipek fibroin/poli(bütilen adipat-ko-tereftalat) (SF/PBAT) hizalı nanofibröz matrikslerin geliştirilmesi ve bu matrikslerde sıçan adipoz kökenli mezenkimal kök hücreler (rAdMSC), büyüme faktörü ve dinamik kültür koşulları varlığında in vitro tenojenik aktivitenin belirlenmesi hedeflenmiştir. Tez çalışmasının ilk aşamasında klasik elektroeğirme yöntemi kullanılarak SF/P3HB ve SF/PBAT nanofiberlerin üretimi gerçekleştirilmiştir. Her 2 malzeme için de optimum elektroeğirme koşulları "response surface methodology" (RSM) yaklaşımı ile belirlenmiş ve hedeflenen şekilde hizalı ve ortalama 700 nm çap değerine sahip SF/P3HB ve SF/PBAT nanofibröz matriksler elde edilmiştir. İkinci aşamada ise, hizalı nanofibröz matrikslere uygulanan stabilizasyon işlemi sonrası ipek fibroine ait α-heliks yapısının β-tabaka yapısına geçişinin indüklendiği ve her iki nanofibröz matriksin mekanik dayanım açısından tendon dokuda kullanıma uygun olduğu, ancak SF/PBAT nanofibröz matriksin tendon dokuya benzerlik açısından daha üstün mekanik özellikler sergilediği belirlenmiştir. Stabilizasyon ve sterilizasyon işlemlerinin matrikslerin yüzey ıslatılabilirlik ve kristalinite özelliklerini etkilemediği, ancak otoklavda sterilizasyonu yapılan SF/P3HB nanofibröz matrikslerde hücre canlılığının etilen oksit yöntemine göre daha yüksek olduğu bulunmuştur. SF/PBAT nanofibröz matrikslerin ise ısıl işlemler için uygun olmadıkları belirlenmiştir. Ayrıca, SF/P3HB nanofibröz matrikslerin bakteriyostatik etkiye sahip olduğu bulunmuştur. Tez çalışmasının üçüncü aşamasında, hizalı SF/P3HB ve SF/PBAT nanofibröz matrikslerde rAdMSC'ler ile büyüme/farklılaşma faktörü-5 (GDF-5) varlığında/yokluğunda 21 günlük statik kültür çalışması yapılmış ve tenojenik farklılaşma karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Hücrelerin kültür boyunca yüksek canlılıkta olduğu ve hizalanmaya uygun olarak matriksler üzerinde organize olduğu görülmüştür. Kültür sonunda bozunmaya bağlı olarak her iki doku iskelesinde de mekanik özelliklerde azalma tespit edilmiştir. SF/PBAT doku iskeleleri üzerinde kültüre edilen rAdMSC hücrelerinin SF/P3HB'e oranla daha yüksek COL1A1, COL3A1, SCX, TNC ve düşük PPAR gen ifadeleri nedeniyle tenojenik aktivite açısından daha uygun oldukları belirlenmiştir. Ayrıca, GDF-5 büyüme faktörü, gen ifadelerinde artışa yol açarak hücre iskeletinin düzenlenmesini ve farklılaşmayı indüklemiştir. Hizalı topografya rAdMSC hücrelerinin tenojenik farklılaşmasında oldukça etkin olmasına rağmen gen ekspresyonları açısından yeterli bulunmamıştır. Mekanik uyarım biyoreaktöründe yapılan çalışmalarda SF/P3HB doku iskelelerinin dinamik kültür çalışmaları için yeterli mekanik özelliklere sahip olmadığı belirlenmiştir. Tez çalışması sonunda, hizalı SF/PBAT nanofibröz matrikslerin tenojenik aktivite açısından SF/P3HB nanofibröz matrikslere göre daha üstün özellikler gösterdiği ve tendon rejenerasyonunda yama materyali olarak kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.