Klinik Doku Mühendisliği Uygulamalarına Yönelik Katı Substratlar Üzerinde Polimer Esaslı 3b-İskele Yüzeylerin Tasarlanması

Abstract

İlerleyen teknoloji ve buna bağlı olarak yapılan araştırmalar, tıp alanında yeni tedavi yöntemlerinin gelişmesine olanak sağlamaktadır. Doku hasarının yaşandığı hastalık ve travma durumlarında insan vücudunda ortaya çıkabilen eksiklik ve hasarların tedavisi, yerine göre otogreftler (hastanın kendisinden temin edilen), allogreftler (diğer insanlardan temin edilen), zenogreftler (hayvanlardan temin edilen) veya implant biyomalzemeler kullanılarak yapılabilmektedir. Tedavi amaçlı olarak, otogreft kullanımı tedavilerde tercih edilen yol olmakla beraber, donör bölgede gözlenen kısmi doku ölümü, kullanılabilir donör dokunun çoğunlukla gerekenden az oluşu, cerrahi işlemlerin acı verici, zaman alıcı ve pahalı olması allogreftlere olan yönelimi arttırmaktadır.

Ancak, genetik farklılıklardan, hastalık bulaşma riskinden ve yerleştirilen grefte karşı oluşabilen immün tepki reaksiyonu gibi nedenlerden dolayı allogreftlerin kullanımında da kısıtlamalar bulunmaktadır. Zenogreftlerin kullanımı ise zoonosis riski ve ileri düzeyde immün tepki gibi nedenlerle öncelikle tercih edilmeyen bir seçenek olarak görülmektedir. Transplantasyonlarda ve tamamen sentetik implant malzemelerin tedavi amaçlı kullanımında karşılaşılan zorluklar ve sınırlamalar, yeni bir rejeneratif tedavi yaklaşımı olan doku mühendisliğinin önem kazanmasına neden olmuştur. Bu yaklaşım, izole edilmiş memeli hücreleri ile bunları yapay mikroçevre olarak destekleyen polimerik/kompozit yapıların ve yönlendirici moleküllerin kullanımıyla yeni doku organoidlerinin geliştirilmesi olarak basitçe tarif edilebilmektedir.

Doku mühendisliği çalışmalarında kullanılan memeli hücreleri polimer tabanlı hücre iskelelerine ekilerek yeni doku organoidinin oluşması indüklenmektedir. Bu hücre ekim aşamasında, kullanılan hücrelerin bir kısmı iskele yüzeyi yerine kültür kabının tabanına saçılabilmekte ve iskele yüzeyi yerine zemin üzerinde gelişimine devam etmektedir. Böylelikle iskele başına kullanılan hücre miktarından önemli bir sapma gözlenmekte, sonucunda ise neodoku gelişimi beklenenden daha düşük verimle ve da uzun sürede gerçekleşmektedir. Bu olumsuzlukların giderilmesi amacıyla hedef dokulara özgü biyopolimerle ile 3-boyutlu olarak kaplanmış yüzeylere sahip doku kültür kapları hazırlanarak olası hücre kayıplarının bertaraf edilmesi ile hücre yapışmasının gerçekleşmesinin ardından söz konusu yüzeyin zeminden kendiliğinden ayrılması ile süspanse halde hücre-iskele yapılarının elde edilmesi sunulan projenin hedefini oluşturmaktadır.

Proje kapsamında biyouyumluluğu bilinen biyopolimerler kullanılarak, katı substrat üzerine kaplanmış çok katmanlı, 3B yüzeyler elde edilerek, fizyolojik şartlar altında zeminden kendiliğinden ayrılma ve biyodegredasyon süreleri tespit edilecektir. Öncelikli olarak, döndürerek kaplama yöntemiyle substrata doğrudan bağlı 2B ilk yüzey oluşturulacaktır. Akabinde ise bu yüzey üzerine 3B polimerik iskeleler inşa edilerek 1. katmanla çapraz bağlanacak ve bu şekilde katmanların birbiri ile entegrasyonu sağlanacaktır. Elde edilecek proje çıktıları literatüre katkı sağlamakla birlikte, ≥99% verimle neo-doku oluşumuna izin veren tıbbi alanda kullanılmaya hazır hücre kültür kaplarının üretimine yardımcı olacaktır. Bu bakımdan tıbbi alanda önemli bir eksikliği kapatacağı ve rutin olarak kullanılabileceği düşünülmektedir.