Kemik Doku Mühendisliği için Pcl-Peg-Pcl/Stronsiyum ve Magnezyum İyonları İlave Edilmiş Bor Katkılı Hidroksiapatit ile 3 Boyutlu Gözenekli Komposit İskele Üretimi ve Karakterizasyonu

Abstract

İşlevini yitiren doku veya organların işlevini yerine getirmek ya da desteklemek için kullanılan biyomalzemelerden kimyasal bileşeni Ca10(PO4)6(OH)2 olan hidroksiapatit (HA), biyouyumluluğu, kararlılığı ve kemik matrisinin ve diş minesinin inorganik bileşenine kimyasal açıdan benzerliği sebebiyle, sert dokulara ev sahipliği yapmaya güçlü bir yatkınlık sergilemektedir. Bu projede, antibakteriyel özelliği ve yaraların iyileşmesi, hasar görmüş dokuların onarımında rol oynaması sebebiyle B (BO3-3), kemik oluşumunu destekleyici, osteointegrasyonu ve kemik dayanımını artıcı etkileri sebebiyle Sr+2 ve biyouyumluluğu ve osteokondüktiviteyi artırması sebebiyle de Mg+2 iyonları katkılanarak HA fonksiyonelleştirilmiştir. Elde edilen saf ve iyon katkılı HA?lar ile üstün biyouyumluluk ve biyobozunurluğa sahip PCL-PEG-PCL kopolimeri birlikte kullanılarak basma-kalıplama/ partikül uzaklaştırma yöntemiyle doku iskeleleri üretilmiştir. Değişen iyon içerikleri ve sinterleme sıcaklığının çok katkılı HA?ların yapısal ve biyolojik özelliklerine etkisi araştırılmıştır. B, Sr ve Mg iyonları, X-Işını Kırınımı (XRD) ve Fourier Dönüşümü Kızılötesi Spektroskopi (FTIR) analizlerine göre HA?nın yapısına başarıyla katılmıştır. Artan miktarda iyon katkısı ile iki fazlı bir yapı elde edilmiştir. Sinterleme sıcaklığının arttırılması, numunelerin kristalinitesini ve yoğunluğunu kademeli olarak artırmıştır. Vickers mikro sertliği ve numunelerin diyametral dayanımı, yüksek sinterleme sıcaklıklarında artmıştır. B-Sr-Mg çoklu katkılı HA, osteoblast benzeri Saos-2 hücre çoğalmasını artırmış ve numunelerin sinterleme sıcaklıkları arttıkça, kültürlenen hücrelerin osteojenik aktivitesini de artmıştır. Genel olarak sonuçlar, HA'nın biyolojik özelliklerinin Sr, Mg ve B iyonlarının katkısıyla iyileştirdiğini ve 1100°C'de sinterlenen örneklerinin kemik implant biyomalzemesi olma potansiyeline sahip olduğunu göstermiştir. PCL-PEG-PCL kopolimeri başarıyla sentezlenmiş ve farklı oranlarda HA içeren (%10 ve %20) kompozit hücre iskeleleri basma-kalıplama ve partikül uzaklaştırma yöntemiyle istenilen gözenekliğe sahip olarak üretilmiştir. İskelelerin gözeneklik oranı %47 ile %59 arasında tespit edilmiştir. HA/PCL-PEG-PCL kompozit hücre iskeleleri, 3 haftalık bozunma testine tabi tutulmuş ve ihmal edilebilir düzeyde (%0,2-0,5) bozunma göstermiştir. %60 gözenekliliğe sahip iskelelerin su tutma oranları, kontrol grubu olarak kullanılan %50 ve %60 gözenekli saf PCL-PEG-PCL iskelelerden ve %50 gözenekli kompozit iskelelerden daha yüksek bulunmuştur. HA'nın iskelelerdeki varlığı da su adsorpsiyonunu iyileştirmiştir. %60 gözenekli iskelelerde gözlenen hücre canlılığı %50 gözenekli örneklerde gözlenenden daha yüksek bulunmuştur. 2Sr0.5BHA katkılı iskelelerde ise hücre canlılık oranları diğer tüm gruplardan daha yüksek olduğu gözlenmiştir. Basma testi ile iskelelerin maksimum basma dayanımları 9,32-24,27 MPa arasında tespit edilmiştir ve %20 2Sr0.5BHA katkılı örnekler maksimum basma dayanımına sahip bulunmuştur. %50 gözenekli örneklerde basma dayanımı %60 gözenekli olanlara göre daha yüksektir. Bağıl hücre canlılık (%) testinde en yüksek canlılık miktarı HA ve 2Sr0.5BHA içeren örneklerden elde edilirken iskeleler üzerindeki hücrelerin spesifik ALP aktivitesi seviyesi, kontrol grubuna kıyasla 2Sr0.5BHA içeren gruplarda istatiksel anlamlı düzeyde (2,6 kat) artmıştır. Hücre çalışmalarında gözeneklik miktarı önemli bir fark yaratmamıştır. Tüm bu analizler sonunda, %20 2Sr0.5BHA katkılı kompozit iskelelerin kemik doku mühendisliğinde kullanılabilme potansiyeline sahip olduğu sonucuna varılmıştır.