Fabrication of electrospun poly (Glycerol sebacate) (PGS) scaffolds for corneal tissue engineering
Kornea doku mühendisliği için PGS membranlarının elektrospin ile üretimi
- Tez No: 895182
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ SİBEL ÇETİNEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Bioengineering, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Doku Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 60
Özet
Kornea için doku mühendisliği ihtiyacı gün geçtikçe daha da artmaktadır. Polimerler gibi biyomalzemelerle çeşitli uygulamalar bu ihtiyacı karşılamak için yapılagelmiştir. Bu polimerlerin içinden poli (gliserol sebasat) (PGS) membranlar, biyolojik olarak parçalanabilen, biyouyumlu, elastomerik, şeffaf ve pro-rejeneratif özellikleri nedeniyle çeşitli doku mühendisliği uygulamalarını gerçekleştirmek için kullanılmıştır. PGS'i tek başına electrospin etmek PGS'in çok düşük moleküler ağırlığa (MW) ve düşük cam geçiş sıcaklığına (Tg) sahip olması nedeniyle hayli zordur. Bu sebeple, poli (vinil alkol) (PVA) gibi taşıyıcı polimerler PGS'in electrospin edilmesi araştırmalarında yaygın olarak kullanılmıştır. Bu nedenlerden dolayı, bu çalışmada kornea zarlarını taklit etmek için PGS'in destekleyici bir polimer olarak PVA ile karıştırılarak electrospin özellikleri araştırılmıştır. Optimize edilmiş elektrospin parametreleri ile en iyi karışım oranı önceden yapılan çalışmalarla %55 PGS ve %45 PVA olarak belirlenmiştir. PGS'nin termal kürlenme özelliği nedeniyle, 160°C'nin kürleme sıcaklığı, 140, 150, 160 ve 170°C sıcaklıkları arasında fiber dayanıklılığı, gözeneklilik ve membran şeffaflığı açısından en iyi performansa yol açtığı gözlemlenmiştir. Thermal kürlemeden sonra, membranların şeffaflığını artırmak için PVA çıkarılması gerekmektedir. Bu nedenle, birkaç yıkama yöntemi denendi ve içlerinden en çok PVA giderimi oda sıcaklığında (RT) 48 saat su yıkama yoluyla elde edildi. Bu işlemle elde edilen membranlar ortalama fiber çapı 4 olan %28 porozite ile sonuçlanmış; membranların mekanik mukavemeti ise 1.2 MPa ve elastisitesi %20 bulunmuştur ki bu değerler bu güne kadar literatürde belirtilen değerler içinde en yükseğidir. Dahası, membranların geçirgenliği ölçüldüğünde ortalama olarak 1.02E-06 cm2/s ölçülüp korneanın gerçek geçirgenliği olan 3.02E-06 cm2/s değerine oldukça yakın olduğu gözlemlendi. İnsan kornea epitel hücreleri (HKEpH) ile biyouyumluluk testlerinin sonuçlarında ise, hücrelerin 2 haftalık inkübasyon süresinden sonra neredeyse %50 canlı olduğu gözlemlenmiştir. Özetlendiğinde PGS:PVA karışımının optimize edilmiş elektrospininin bir sonucu olarak, HCEpC'ler için yüksek bir canlılık oranına sahip mikro gözenekli, sert ve biyouyumlu bir membran elde edildi.
Özet (Çeviri)
The demand for tissue engineering of cornea grows daily. Various applications have been implemented to meet this need with biomaterials such as polymers. Amongst those polymers, poly (glycerol sebacate) (PGS) has been used to perform various tissue engineering applications owing to their biodegradable, biocompatible, elastomeric, transparent, and pro-regenerative properties. Electrospinning of PGS would enhance the mechanical strength, permeability, and cell attachment to the scaffold. Electrospinning PGS alone remains challenging due to its very low molecular weight (MW) and low glass transition temperature (Tg). Thus, carrier polymers like poly (vinyl alcohol) (PVA) have been widely used in PGS electrospinning research. For these reasons, in this work, blending of PGS and PVA as a supporter polymer in electrospinning was investigated to mimic corneal membranes. The best blending ratio with the optimized electrospinning parameters was determined to be 55% PGS and 45% PVA. Because of the thermal crosslinking property of the PGS, a crosslinking temperature of 160°C led to the best performance in terms of fiber stability, porosity and membrane transparency amongst temperatures of 140, 150, 160 and 170°C in the membranes. After crosslinking, PVA ought to be removed to increase transparency of the membranes. Therefore, several washing methods were applied and the most PVA removal was obtained through 48 h water wash at room temperature (RT). The membranes obtained by this process had resulted in 28% porosity with average fiber diameter of 4 μm; and the mechanical strength of the membranes was found to be 1.2 MPa with a 20% strain at most. Moreover, the measured permeability of the membranes on average was 1.03E-06 cm2/s which is highly close to the actual permeability of cornea as 3.02E-06 cm2/s. Results of biocompatibility tests were performed with human corneal epithelial cells (HCEpCs) indicated that cells were almost 50% viable after 2 weeks of incubation time and collagen coating process. As a result of optimized electrospinning of PGS:PVA blend, we obtained a microporous, tough and biocompatible membrane.
Benzer Tezler
- Glucose biosensor application of electrospun polyvinyl alcohol (PVA) fibers
Polivinil alkol (PVA) elektroeğirme liflerin glukoz biyosensörü uygulaması
EMİNE BERBER
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Biyoteknolojiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA MUAMMER DEMİR
YRD. DOÇ. DR. ÜMİT HAKAN YILDIZ
- Biopolyester / natural polymer blends for biomedical applications
Biyomedikal uygulamalar için biyopoliester / doğal polimer harmanları
CANSU ÜLKER TURAN
Doktora
İngilizce
2022
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Composite nanofiber patches for topical drug delivery systems
Kompozit nanoliflerin topikal ilaç salım sistemlerinde kullanımı
ZARİFE BARBAK
Doktora
İngilizce
2021
Eczacılık ve Farmakolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALE KARAKAŞ
- İyon implantasyonu ile modifiye edilmiş elektroeğirme yöntemiyle elde edilen doku iskelelerinin hücre çoğalmasına etkilerinin araştırılması
Ion implantation on electrospun fabricated Poly (L-Lactide/Caprolactone) (PLC) nanofibers for cell proliferation in tissue scaffolds
SECİL KURTALAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
BiyoteknolojiEge ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA AHMET ÖZTARHAN
DR. Ş. EMEL SOKULLU URKAÇ
- Novel electrospun anatase/poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate-based Li-ion battery anodes and their electrochemical performances
Yeni elektrospun anataz / poli (3,4-etilendioksitiyofen) polistiren sülfonat bazlı Li-ion pil anotları ve elektrokimyasal performansları
VAHID CHARKHESHT
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
EnerjiSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Prof. Dr. SELMİYE ALKAN GÜRSEL
Dr. BEGÜM YARAR KAPLAN