Design, fabrication, and characterization of corneal patches for tissue engineering application
Doku mühendisliği uygulaması için kornea yamalarının tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu
- Tez No: 786622
- Danışmanlar: PROF. DR. FAİK NÜZHET OKTAR, PROF. DR. OĞUZHAN GÜNDÜZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 152
Özet
Korneal keratit, korneal perforasyonu önlemek için acil geniş spektrumlu antimikrobiyal tedavi gerektiren, yıkıcı, görme kaybına sebep olan oküler hastalıktır. Epitel bariyerde ki bir yırtıktan kaynaklanan kornea ülserinin tedavisi, avasküler yapıya sahip kornea stromasından dolayı zordur. Bu sebeple hasarlı korneanın onarımı, rejenerasyon kapasitesinin düşük olması nedeniyle çok uzun zaman alır. Kornea da geri dönüşü olmayan ciddi hasarlara neden olan bu hastalıkta geleneksel ilaç tedavilerin yetersiz kaldığı ve bu sebeple ilaçların farklı kombinasyonlarını içeren yenilikçi tedavi stratejilerine ihtiyaç duyulduğu bildirilmektedir. Doku mühendisliği uygulamalarıyla üretilen yara kapatıcı özelliğe sahip yamalar, hastalıklı bölgeye lokal uygulanması ve daha az antimikrobiyal ilaç kullanılarak tedaviye olanak sağlaması sebebiyle son yıllarda rağbet gören bir yaklaşımdır. Elektrospining yöntemiyle üretilmiş nanofiber yamalar, özellikle artan yüzey alanı sayesinde yüksek ilaç yükleme kapasitesine sahip olması, hücre tutunmasına olanak sağlaması, iyi mekanik dayanımı gibi üstün özellikleri sayesinde ilgi çekicidir. Ek olarak hidrojel bazlı ilaç yüklü yamalar ise üç boyutlu yapısı ve yüksek şişme kapasitesi sayesinde yara kapanmasını hızlandırıcı etkiye sahiptir. Bu çalışma da ilk olarak inbititör ve antifungal ilacın katmanlı bir şekilde yüklendiği PVA/GEL nanofiberleri elektrospining yöntemiyle üretilmiştir. Çalışmanın diğer yaklaşımda ise yine aynı mantık ve yöntemle üretilen antibiyotik ve antifungal ilaç yüklü nanofiberler, biyofilm baskılayıcı inhibitör yüklü GelMA hidrojeli ile birleştirilmiştir. Üretilen bu yamaların kimyasal, morfolojik, termal, mekanik, sitotoksik ve in vitro salım profilleri gibi özellikleri ayrıntılı bir şekilde incelenmiş ve sonuçlar değerlendirilmiştir. Ayrıca, antifungal, antibakteriyel ve biyofilm baskılayıcı etkileri detaylı bir şekilde incelenmiştir. Elektron mikroskobu ile morfolojik özellikleri incelenen fiberlerin tek dağılımlı ve boncuksuz yüzeye sahip olduğu ilaç yüklendikçe nanofiber kalınlığının arttığı gözlemlenmiştir. GelMA hidrojelinin ise düzgün porozlu yapıya sahip olduğu görülmektedir. Kimyasal yapıları incelenen yamaların ilaçlarla iyi entegre olduğu, piklerinden anlaşılmaktadır. Şişme ve degredasyon deneyleri hidrojel yamaların nanofiberlere göre hem çok hem daha hızlı şiştiğini ve daha kolay bozunduğunu kanıtlamıştır. In vitro slım profilleri incelendiğinde özellikle çarpraz bağlanmış nanofiber yamaların ilaçları GelMA hidrojel bazlı yamalara göre daha yavaş ve kontrollü saldığı görülmektedir. Yapılan tüm antimikrobiyal ve biyofilm baskılaycı testler, üretilen yamaların antibakteriyal, antifungal ve inhibitör etkiye sahip olduğunu göstermiştir. Üretilen yamaların toksik özellik göstermedeği, hücrelerin güzel bir yapışma ve büyüme sergilediği hücre canlılığı analizleriyle kanıtlanmıştır. Sonuç olarak bu tez çalışmasında, kornea ülserinin tedavisi için yenilikçi bir yaklaşım olarak ilaç yüklü katmanlı nanofiber yamalar ve ilaç yüklü katmanlı nanofiber/hidrojel yamalar başarıyla üretilmiştir.
Özet (Çeviri)
Corneal keratitis is a devastating ocular disease that requires immediate broad-spectrum antimicrobial therapy to prevent corneal perforation. Treatment of corneal ulcers caused by a rapture in the epithelial barrier is difficult because of the avascular corneal stroma. For this reason, the repair of the damaged cornea takes a very long time due to its low regeneration capacity. It has been reported that in this disease, which causes serious irreversible damage to the cornea, traditional drug treatments are insufficient, therefore innovative treatment strategies including different combinations of drugs are needed. Patches with wound closure properties produced by tissue engineering applications are an approach that has been in demand in recent years, as they are applied locally to diseased areas and allow treatment using fewer antimicrobial drugs. Nanofiber patches produced by the electrospinning method are particularly interesting due to their superior properties such as high drug loading capacity thanks to the increased surface area, allowing cell adhesion, and good mechanical strength. In addition, hydrogel-based drug-loaded patches have an accelerating effect on wound closure thanks to their three-dimensional structure and high swelling capacity. In this study, firstly, PVA/GEL nanofibers loaded with inhibitor and antifungal drugs in a layered manner were produced by the electrospinning method. In the other approach of the study, antibiotic and antifungal drug-loaded nanofibers produced with the same logic and method were combined with GelMA hydrogel loaded with a biofilm suppressor inhibitor. The chemical, morphological, thermal, mechanical, cytotoxic, and in vitro release profiles of these patches were examined in detail and the results were evaluated. In addition, its antifungal, antibacterial, and biofilm suppressive effects were studied in detail. It was observed that the nanofiber thickness increased as the drug was loaded, which had a monodisperse and bead-free surface of the nanofibers, whose morphological properties were examined by electron microscopy. It is seen that the GelMA hydrogel has a uniform porous structure. It is understood from the peaks that the patches whose chemical structures were examined were well integrated with the drugs. Swelling and degradation experiments have proven that hydrogel patches swell much faster and degrade more easily than nanofibers. When in vitro release profiles are examined, it is seen that especially cross-linked nanofiber patches release drugs slower and more controlled than GelMA hydrogel-based patches. All antimicrobial and biofilm suppressive tests have shown that the patches have antibacterial, antifungal, and inhibitory effects. It has been proven by cell viability analyzes that the patches produced are not toxic and that the cells exhibit good adhesion and growth. As a result, in this thesis, drug-loaded layered nanofiber patches and drug-loaded layered nanofiber/hydrogel patches were successfully produced as an innovative approach for the treatment of corneal ulcers.
Benzer Tezler
- Metayüzey polarizasyon dönüştürücü ve radar soğurucu tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu
Design, fabrication and characterization of metasurfaces polarization converter and radar absorber
AYKUT COŞKUN
Doktora
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiAtatürk ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ERTUĞRUL
PROF. DR. UĞUR CEM HASAR
- Design, fabrication and characterization of an ultra-broadband metamaterial absorber using bismuth in the near infrared region
Yakın kızılötesi bölgesinde çalışan çok geniş bantlı bir metamalzeme soğurucunun bizmut kullanılarak tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu
İMRE ÖZBAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÖNÜL SAYAN
- LiNbO3 tabanlı şiddet kipleyicisi tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu
Design, fabrication and characterization fo LiNbO3 based intensity modulator
SEVAL DÖNERTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Fizik ve Fizik MühendisliğiAnkara ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BARIŞ AKAOĞLU
- Design, fabrication, and characterization of rectangular split-ring resonators for sensing applications
Dikdörtgensel kesik-halka rezonatörlerinin algılama uygulamaları için tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu
SHAHRZAD ZAHERTAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAMDİ TORUN
DOÇ. DR. ARDA DENİZ YALÇINKAYA
YRD. DOÇ. DR. ONUR FERHANOĞLU
- Design, fabrication, and characterization of normally-off GaN hemts
Normalde kapalı YEMT aygıtların tasarım, fabrikasyon ve karakterizasyonu
MELİSA EKİN GÜLSEREN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EKMEL ÖZBAY