Yapay deri greftleri olarak keratin

Abstract

Deri-doku mühendisliğinde yara iyileşmesi için tasarlanan yapay deri greftleri incelendiğinde yara iyileşmesine yardımcı olabilecek filmlerin, hidrojellerin vb. uygulamaların önemli ve dikkat çeken bir yere sahip olduğu görülmektedir. Bu tez çalışmasında ise koyun yünü keratini (KK) ve denizanası kollajeninin (DK) benzersiz kimyasal ve fiziksel özellikleri ile yara iyileşmesi mekanizmasına biyoaktif özelliklerinden dolayı bor ve silisyumun modifiye edilmesi amaçlanmıştır. Bu doğrultuda sol- jel reaksiyonları kullanılarak keratin ve kollajen biyomalzemelerine bor ve silika molekülleri eklenmiştir. Sentez sonucunda kompozit filmler elde edilmiştir. Koyun yününden keratin ekstraksiyonu gerçekleştirilmesi sonrasında -SH grupları ve Lowry protein analizleri ile biyokimyasal karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Filmlerin, organik ve inorganik molekülleri arasındaki bağları göstermek amacıyla ATR-FTIR, 29Si-MAS-NMR, 11B-MAS-NMR ve XRD analizleri yapılmıştır. Ayrıca TGA tekniği ile filmlerin termal stabilitesine bakılırken mikro mekanik çekme testi ile mekanik mukavemeti incelenmiştir. Filmlerin yüzey alanları ve gözenekliliği BET-BJH tekniği ile belirlenirken bozunma davranışı in vitro biyobozunurluk testi ile belirlenmiştir. FE-SEM, EDX ve elementel haritalama analizleri ile ayrıntılı olarak filmlerin karakterizasyonlar gerçekleştirilmiştir. Filmlerin karakterizasyonlarından sonra tavuk koryoallantoik membran testi ile anjiyogenez potansiyeli araştırılmıştır. Bor ve silika nanoparçacıklarıyla bağlanmış olan proteinler ile filmlerin yüzey alanı ve gözenekliliğini arttırmıştır. Böylelikle oldukça iyi bir biyobozunurluğa sahip olduğu görülmüştür. Kompozit filmlerin, bor ve silikanın etkisi olarak termal ve mekanik olarak dayanımları artmıştır. Yapılan in-ovo çalışmalarına göre filmler pro-anjiyogenik bir etki göstermişlerdir. Tüm bu sonuçlar düşünüldüğünde tasarlanan filmlerin, deri doku mühendisliği uygulamalarında kompozit bir malzeme olarak potansiyel bir terapötik fayda sağlayabileceği düşülmüştür.

This thesis aims to modify boron and silicon due to the unique chemical and physical properties of sheep wool keratin and jellyfish collagen and their bioactive properties to wound healing mechanisms. Boron and silica molecules were added using sol-gel reactions in this direction. Composite films were obtained as a result of synthesis. After the extraction of keratin, biochemical characterizations of -SH groups and Lowry protein analyses were performed. In addition, ATR-FTIR, 29Si-NMR, 11B-MAS-NMR, and XRD analyses were performed to show the bonds between organic and inorganic molecules of the films. In addition, the thermal stability of the films was examined with the TGA technique, while the mechanical strength was concerned with the micromechanical tensile test. The BET-BJH technique determined the surface areas and porosity of the films, while the degradation behavior was determined by the in vitro biodegradability test. Detailed characterizations of the films were carried out with FE-SEM, EDX, and elemental mapping analyses. After the characterization of the films, angiogenesis potential was investigated by the chicken chorioallantoic membrane test. Proteins bonded with boron and silica nanoparticles increased the surface area and porosity of the films. Thus, it has been observed that it has excellent biodegradability. Furthermore, the thermal and mechanical strength of the composite films increased due to the effect of boron and silica. According to the in-ovo studies, the films showed a pro-angiogenic effect. Considering all these results, the designed films could provide a therapeutic benefit as a composite material in skin tissue engineering applications.