Ayarlanabilir özelliklere sahip gelma hidrojellerin tasarımında fotobaşlatıcı sistemlerin sistematik değerlendirilmesi

Biyomalzemeler yıllardır doku mühendisliği, rejeneratif tıp ve kontrollü ilaç salımı gibi gelişmiş biyomedikal tedavilerin geliştirilmesinde merkezi bir rol oynamaya oynamıştır. Bu biyomalzemeler arasında, kolajenin denatüre bir türevi olan jelatin; hücre yapışması, göçü ve yeniden yapılanmasını kolaylaştıran biyouyumlu, biyobozunur ve hücre etkileşimli özellikleri sayesinde son derece umut verici bir aday olarak öne çıkmaktadır. Ancak saf jelatin, ayarlanabilir mekanik özellikler sunamaması ve fizyolojik koşullarda hızla çözünmesi gibi dezavantajlara sahip olduğundan, doku mühendisliği uygulamalarında doğrudan kullanılmasında sınırlamalar mevcuttur. Bu sınırlamaları aşmak adına, jelatin yapısına metakril gruplarının eklenmesiyle Jelatin Metakrilat (JelMA) geliştirilmiştir. Bu yapı, ışıkla başlatılan kovalent çapraz bağlanmaya olanak tanıyarak, ayarlanabilir mekanik özelliklere ve yüksek hücre uyumluluğuna sahip hidrojellerin elde edilmesini sağlamış; böylece JelMA, geniş bir biyomedikal uygulama yelpazesi için çok yönlü bir platforma dönüşmüştür. JelMA'nın fotobaşlatıcılar aracılığıyla çapraz bağlanabilir oluşu, hem zamansal hem de mekânsal kontrol açısından büyük avantajlar sunsa da, elde edilen hidrojelin fizikokimyasal ve biyolojik özellikleri büyük ölçüde kullanılan fotobaşlatıcı sisteme ve konsantrasyonuna bağlıdır. UV ve görünür ışıkla aktive olan fotobaşlatıcılar yaygın olarak kullanılıyor olsa da, bu sistemlerin JelMA üzerindeki etkilerini aynı koşullar altında karşılaştıran sistematik çalışmalar literatürde sınırlıdır. Bu bağlamda, bu tez çalışması, üç yaygın fotobaşlatıcı sistem olan Eosin Y (EY), Lityum fenil-2,4,6-trimetilbenzoylfosfinat (LAP) ve Rutenyum/Sodyum Persülfat (Ru/SPS)'ın; %5 ve %10 (w/v) konsantrasyonlarındaki JelMA hidrojeller üzerindeki mekanik, bozunma, şişme ve sitotoksisite özelliklerini sistematik olarak karşılaştırmalı biçimde incelemeyi amaçlamaktadır. Çalışma kapsamında gerçek zamanlı reometri, enzimatik bozunma analizi, şişme ve porozite karakterizasyonları ile NIH-3T3 fibroblast canlılık analizlerini içeren kapsamlı bir deneysel çalışma yürütülmüştür. Sentezlenen JelMA polimeri yaklaşık %81 oranında metakrilleşme derecesine sahip olup, çapraz bağlanma açısından yüksek tekrarlanabilirlik göstermiştir. Çalışma sonucunda, her bir fotobaşlatıcı sistem için, mekanik veya biyolojik performansın olumsuz etkilendiği özgül eşik konsantrasyonları belirlenmiş; böylece sertlik, stabilite ve hücre uyumluluğu arasındaki kritik denge noktaları ortaya konmuştur. Bulgular, her bir sistemin kendine özgü polimerizasyon kinetikleri ve yapı–fonksiyon ilişkileri sergilediğini göstermiştir: LAP, UV ışığı altında hızlı ve geniş biyouyumluluğa sahip çapraz bağlanma sağlarken; EY, görünür ışıkla kontrollü jelasyon ve daha homojen ağ yapısı sunmuştur. Ru/SPS ise, yüksek konsantrasyonlarda sitotoksik etkiler gösterse de, hızlı bozunabilen ve yüksek şişme kapasitesine sahip geçici doku iskeleleri için uygun bir platform olarak değerlendirilmiştir. Bu çalışma, JelMA hidrojellerin mühendisliğinde fotobaşlatıcı seçimini rasyonel temellere oturtan ve biyomedikal uygulamalara yönelik hidrojel tasarımlarına yönelik yol gösterici içgörüler sunan önemli bir kaynak niteliğindedir.