Proje Özeti

Cilt, vücut sıcaklığının kontrolü, su ve elektrolit dengesinin korunması ve duyumun algılanması gibi birçok hayati fonksiyonda yer alır. Vücudun ana koruyucu bariyeridir.  Bu nedenle, bu fonksiyonlar; yanıklar, ülserler veya travma gibi cilt yaralanması ile kaybolduğunda, onarımın ve işlevinin eski haline getirilmesine yardımcı olmak için yaranın hızlıca iyileşmesi gerekmektedir. Yara iyileşme sürecini hızlandırmak ve tedavi sürecinin kısaltılması için en önemli kıstas yaraya uygun ideal bir yara örtüsü kullanmaktır. İdeal bir yara örtüsü malzemesi; biyojik olarak uyumlu olmalı, toksik olmamalı, cilde düşük yapışma özelliği göstermeli, nemli bir yara ortamı sağlamalı, hava geçişine izin vermeli ve enfeksiyonu azaltmak gibi çeşitli özelliklere sahip olmalıdır.

 Günümüzde yaranın türününün yanı sıra yaranın iyileşmesini etkileyen lokal ve sistemik faktorler esas alınarak üretilen modern yara örtüleri kullanılmaktadır. Bu modern anlayış, yara iyileşme sürecinde epitel hücrelerin hareketine izin verecek ideal ortam koşullarının oluşturulmasına dayanmaktadır. Bu duruma istinaden, bu çalışmada özellikle nekrotik ülserler için sulu ortam sağlayabilen hidrojellerin kullanılması ile yara iyileşme sürecini hızlandıran doku mühendisliği kapsamındaki örtü sisemlerinin sentezi hedeflemektedir. Bu çalışmada yara iyileşmesi için gerekli olan her gereksinimi karşılamak amaçlı iki jel öncüsünün kullanılması hedeflenmektedir.

Hidrojel öncülerinden hyalüronik asit (HA) iyi bir hidrofilik özelliği olan cildin hücre dışı matrisinin ana bileşenidir. Nemli bir ortam sağlar ve yaralı doku yüzeyini kuruluktan korur ve iyileşmeyi teşvik eder. Ayrıca yara bölgesindeki kollajen salgılanmasını arttırır ve yara iyileşmesini hızlandıran etkiye sahiptir. Bütün bu eşsiz özelliklerinin yanında HA ile oluşturulan hidrojellerin, uzun ömürlü mekanik bütünlüğünün zayıf olması bir dezavantaj oluşturur. Sadece HA’den oluşturulan hidrojeller, vücutta hızlı bir bozunma ve boşluk gösterirler bu nedenle, HA hidrojellerinin uzun süreli bir ikame materyali olarak kullanılması ve mekanik sağlamlık ihtiva etmesi için HA kovalent olarak çapraz bağlanmalı veya modifikasyonla stabilize edilmelidir. Alkinlenmiş HA; HA'nın C6-oksidasyonu, genellikle, bir stokiyometrik oksidan olarak sodyum hipoklorit, bir katalizör olarak 2,2,6,6-tetrametilpiperidin-1-oksil (TEMPO) nitroksil radikali ve bir sodyum asidi olarak sodyum bromür içeren bir oksidatif sistem ile gerçekleştirilir.

İkincil hidrojel öncüsü olarak kullanılacak olan poli(3‐hidroksibütirat) (PHB) biyolojik uyumluluk, toksik olmaması ve nispeten yüksek erime noktası ve toksik yan ürünleri olmaksızın, su ve karbon dioksite komple ayrışma, gibi eşsiz özellikleri bir arada ihtiva eder. Türkiye'nin Marmara Bölgesinde, mantar kompostundan izole edilen Bacillus marmarensis, PHB'nin üretilmesine ilişkin metabolik yolu içerdiği daha önceki çalışmalarda belirlenmiştir. Bu sebeple PHB bu bakteri suşundan elde edilecektir. Bu çalışmada PHB'lerin yan zincirlerdeki terminal azido grupları bromlu PHB'den üretilecektir. Terminal brominli PHB'ler, sırasıyla sodyum nonanoat / 11-bromoundekanoik asit ve sodyum nonanoat / 10-undesinoik asitin ko-metabolizması ile kültivasyon aşamında üretilir.

Projede biyobozur ve biyouyumlu çapraz bağlı HA-PHB hidrojeller çıt-çıt (klik) kimyası kullanılarak hazırlanacaktır. Klik kimyası ile iki moleküler yapı bloğunun, az veya hiç yan ürün içermeyen hafif reaksiyon koşullarında kolay, seçici, yüksek verimli reaksiyon ortamı sağlanır. Klik kimyası iki bileşenin çapraz bağlanması için çok güçlü bir araçtır ve bir azid ve bir alkin arasındaki 1, 3 dipolar sikloza dayanmaktadır. Klik reaksiyonu ile çağraz bağlanan HA-PHB hidrojelleriyle hızlı biyobozunan hyaluronik asitin bu yolla tedavi süresi boyunca mekanik kararlılığını koruması hedeflenmektedir. Elde edilen hidrojel yara örtülerinin biyouyumlulukları incelencektir. Hücre ekimi sonrası canlı hücreler morfolojik analiz, MTT canlılık testi ve konfokal mikroskop analizi ile değerlendirilecektir.

Proje Özeti

Cilt, vücut sıcaklığının kontrolü, su ve elektrolit dengesinin korunması ve duyumun algılanması gibi birçok hayati fonksiyonda yer alır. Vücudun ana koruyucu bariyeridir.  Bu nedenle, bu fonksiyonlar; yanıklar, ülserler veya travma gibi cilt yaralanması ile kaybolduğunda, onarımın ve işlevinin eski haline getirilmesine yardımcı olmak için yaranın hızlıca iyileşmesi gerekmektedir. Yara iyileşme sürecini hızlandırmak ve tedavi sürecinin kısaltılması için en önemli kıstas yaraya uygun ideal bir yara örtüsü kullanmaktır. İdeal bir yara örtüsü malzemesi; biyojik olarak uyumlu olmalı, toksik olmamalı, cilde düşük yapışma özelliği göstermeli, nemli bir yara ortamı sağlamalı, hava geçişine izin vermeli ve enfeksiyonu azaltmak gibi çeşitli özelliklere sahip olmalıdır.

 Günümüzde yaranın türününün yanı sıra yaranın iyileşmesini etkileyen lokal ve sistemik faktorler esas alınarak üretilen modern yara örtüleri kullanılmaktadır. Bu modern anlayış, yara iyileşme sürecinde epitel hücrelerin hareketine izin verecek ideal ortam koşullarının oluşturulmasına dayanmaktadır. Bu duruma istinaden, bu çalışmada özellikle nekrotik ülserler için sulu ortam sağlayabilen hidrojellerin kullanılması ile yara iyileşme sürecini hızlandıran doku mühendisliği kapsamındaki örtü sisemlerinin sentezi hedeflemektedir. Bu çalışmada yara iyileşmesi için gerekli olan her gereksinimi karşılamak amaçlı iki jel öncüsünün kullanılması hedeflenmektedir.

Hidrojel öncülerinden hyalüronik asit (HA) iyi bir hidrofilik özelliği olan cildin hücre dışı matrisinin ana bileşenidir. Nemli bir ortam sağlar ve yaralı doku yüzeyini kuruluktan korur ve iyileşmeyi teşvik eder. Ayrıca yara bölgesindeki kollajen salgılanmasını arttırır ve yara iyileşmesini hızlandıran etkiye sahiptir. Bütün bu eşsiz özelliklerinin yanında HA ile oluşturulan hidrojellerin, uzun ömürlü mekanik bütünlüğünün zayıf olması bir dezavantaj oluşturur. Sadece HA’den oluşturulan hidrojeller, vücutta hızlı bir bozunma ve boşluk gösterirler bu nedenle, HA hidrojellerinin uzun süreli bir ikame materyali olarak kullanılması ve mekanik sağlamlık ihtiva etmesi için HA kovalent olarak çapraz bağlanmalı veya modifikasyonla stabilize edilmelidir. Alkinlenmiş HA; HA'nın C6-oksidasyonu, genellikle, bir stokiyometrik oksidan olarak sodyum hipoklorit, bir katalizör olarak 2,2,6,6-tetrametilpiperidin-1-oksil (TEMPO) nitroksil radikali ve bir sodyum asidi olarak sodyum bromür içeren bir oksidatif sistem ile gerçekleştirilir.

İkincil hidrojel öncüsü olarak kullanılacak olan poli(3‐hidroksibütirat) (PHB) biyolojik uyumluluk, toksik olmaması ve nispeten yüksek erime noktası ve toksik yan ürünleri olmaksızın, su ve karbon dioksite komple ayrışma, gibi eşsiz özellikleri bir arada ihtiva eder. Türkiye'nin Marmara Bölgesinde, mantar kompostundan izole edilen Bacillus marmarensis, PHB'nin üretilmesine ilişkin metabolik yolu içerdiği daha önceki çalışmalarda belirlenmiştir. Bu sebeple PHB bu bakteri suşundan elde edilecektir. Bu çalışmada PHB'lerin yan zincirlerdeki terminal azido grupları bromlu PHB'den üretilecektir. Terminal brominli PHB'ler, sırasıyla sodyum nonanoat / 11-bromoundekanoik asit ve sodyum nonanoat / 10-undesinoik asitin ko-metabolizması ile kültivasyon aşamında üretilir.

Projede biyobozur ve biyouyumlu çapraz bağlı HA-PHB hidrojeller çıt-çıt (klik) kimyası kullanılarak hazırlanacaktır. Klik kimyası ile iki moleküler yapı bloğunun, az veya hiç yan ürün içermeyen hafif reaksiyon koşullarında kolay, seçici, yüksek verimli reaksiyon ortamı sağlanır. Klik kimyası iki bileşenin çapraz bağlanması için çok güçlü bir araçtır ve bir azid ve bir alkin arasındaki 1, 3 dipolar sikloza dayanmaktadır. Klik reaksiyonu ile çağraz bağlanan HA-PHB hidrojelleriyle hızlı biyobozunan hyaluronik asitin bu yolla tedavi süresi boyunca mekanik kararlılığını koruması hedeflenmektedir. Elde edilen hidrojel yara örtülerinin biyouyumlulukları incelencektir. Hücre ekimi sonrası canlı hücreler morfolojik analiz, MTT canlılık testi ve konfokal mikroskop analizi ile değerlendirilecektir.