TR201713643A2 - Koaservasyon yöntemi̇ i̇le koaservat üreti̇mi̇ yöntemi̇ ve bu üreti̇m yöntemi̇ i̇le elde edi̇len koaservatlar ve bunlarin doku i̇skelesi̇ olarak kullanimi - Google Patents
Koaservasyon yöntemi̇ i̇le koaservat üreti̇mi̇ yöntemi̇ ve bu üreti̇m yöntemi̇ i̇le elde edi̇len koaservatlar ve bunlarin doku i̇skelesi̇ olarak kullanimi Download PDFInfo
- Publication number
- TR201713643A2 TR201713643A2 TR2017/13643A TR201713643A TR201713643A2 TR 201713643 A2 TR201713643 A2 TR 201713643A2 TR 2017/13643 A TR2017/13643 A TR 2017/13643A TR 201713643 A TR201713643 A TR 201713643A TR 201713643 A2 TR201713643 A2 TR 201713643A2
- Authority
- TR
- Turkey
- Prior art keywords
- solution
- coacervate
- production method
- cells
- chitosan
- Prior art date
Links
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/14—Macromolecular materials
- A61L27/26—Mixtures of macromolecular compounds
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/36—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
- A61L27/38—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells
- A61L27/3804—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells characterised by specific cells or progenitors thereof, e.g. fibroblasts, connective tissue cells, kidney cells
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/52—Hydrogels or hydrocolloids
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
- A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
- A61L27/56—Porous materials, e.g. foams or sponges
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Public Health (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Transplantation (AREA)
- Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Botany (AREA)
- Urology & Nephrology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Cell Biology (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Abstract
Bu buluş, kitosan (KT) ve hiyalüronik asit (HA) polimerleri ile kompleks koaservasyon tekniği kullanılarak doku mühendisliğine yönelik hücre enkapsüle edebilme (makro-enkapsülasyon) kapasitesine sahip doku iskelesi üretimi ile ilgilidir. Buluşun amacı, biyobozunur, biyouyumlu ve elastik özelliklere sahip, tamamen doğal polimerlerden oluşan ve hiçbir çapraz bağlayıcı veya organik solvent kullanılmadığı için toksik etkisi bulunmayan ve hücre yaşamasına, çoğalmasına ve eğer ki kök hücre kullanılıyor ise arzu edilen hücre tipine özelleşmesine elverişli bir ortam sağlayacak gözenekli yüzeye sahip olan doku iskelelerinin oluşturulmasını sağlayan bir üretim gerçekleştirmektir (Şekil 7).
Description
TARIFNAME
KOASERVASYON YÖNTEMI ILE KOASERVAT ÜRETIMI YÖNTEMI
VE BU ÜRETIM YÖNTEMI ILE ELDE EDILEN KOASERVATLAR VE
BUNLARIN DOKU ISKELESI OLARAK KULLANIMI
Teknik Alan
Bu bulus, kitosan (KT) ve hiyalüronik asit (hiyalüronat, hiyalüronan, HA)
polimerleri ile kompleks koaservasyon teknigi kullanilarak doku mühendisligine
yönelik hücre enkapsüle edebilme kapasitesine sahip doku iskelesi üretimini
saglayan bir doku iskelesi üretim yöntemi ile ilgilidir.
Önceki Teknik
Doku mühendisligi, organ ve dokularin hastalara nakledilmek üzere laboratuvar
kosullarinda olusturulmasiyla ugrasan bir bilim dalidir. Doku mühendisliginde,
hücreler, materyaller ve büyüme faktörleri ile biyolojik doku olusturulmasi
amaçlanmaktadir. Teknigin bilinen durumunda kullanilan doku iskelelerinde
genellikle karsilasilan sorunlar; yüzey alani/hacim oraninin yeterince
arttirilamamasi, yeterli gözenekliligin saglanamamasi, bozunma hizinin düsük
olmasi ve mekanik özellikleri bakimindan dayanikli yapilarin
olusturulamamasidir.
Kikirdak doku mühendisliginde siklikla doku iskelesi kullanilmaktadir. Eklem
kikirdaginin iyilesme kapasitesi sinirlidir. Bu sebeple kikirdak doku mühendisligi
en çok çalisilan alanlardan biridir. Hücre rejenerasyonu ile birlikte fenotipinin de
korunmasi için çesitli hücre iskeleleri kullanilmaktadir. En çok kullanilanlar dogal
ve sentetik polimerlerdir. Sentetik polimerlerden özellikle poli a-hidroksi asitler
(polilaktik asit, poliglikolik asit) Amerikan gida ve ilaç dairesi (FDA) tarafindan
onaylidir ve degisik türleri patentlenmistir.
Fakat, sentetik polimer kullaniminda ortaya çikan yikim ürünleri asidiktir ve
olusan atik birikimine karsi immün reaksiyon olusumu siklikla görülmektedir.
Ayrica kullanilan yöntemlerde degradasyon hizi ayarlanmasi, iskelenin dogal
elastiklik sorunlari nedeniyle uyumsuzlugu ve sutür kullanilarak sabitlenmesi,
kullanilan hücrenin dogru fenotipe farklilastirilamamasi gibi eksikler ve
kisitlamalar mevcuttur.
Normal dokuya olan yapi benzerligi ve bozunan maddelerin biyolojik uyumu
dolayisi ile dogal polimerler de siklikla doku mühendisligi alaninda
kullanilmaktadir. En popüler olanlarin basinda ise kitosan ve hiyalüronik asit
gelmektedir. Bu polimerlerin çesitli kombinasyonlari ve farkli üretim teknikleri ile
hazirlananlari biyouyumluluk, biyobozunurluk, adezyon gibi özellikleri
bakimindan pozitif sonuçlar vermektedir. Ancak dogal polimerlerin doku
mühendisliginde uygulamalariyla ilgili bazi sorunlar da vardir. Bu sorunlardan
bazilari, hazirlama yönteminde kullanilabilen dogal polimerlerin çapraz
baglanmalari sonucu biyouyumluluklannin etkilenmesi ve üretilen doku iskelesi
üzerine ekilen hücrelerde fenotip bozulmasidir.
Kompleks koaservasyon, kolloidal bir sulu çözeltide zit yüklü makroiyonlar
arasindaki sivi-sivi faz ayrimina dayanan bir yöntemdir. Yöntemin
gerçeklesmesine neden olan baslica etkenler; karsit yüklü makroiyonlar arasindaki
elektrostatik çekim ve ortama salinan küçük karsit yükler ile iliskili entropi
kazanimidir. Makroiyon solüsyonlarinin karistirilmasi sonucu olusan bulanik
fazda mikrometre büyüklügünde küre seklinde damlaciklar bulunur. Bu
damlaciklarin birlesip iki farkli yogunlukta sivi fazin olusmasi santrifuj
uygulanmasiyla hizlandirilarak ya da kendi kendine çökmeye birakilarak yavas
yavas gerçeklesebilir. Olusan iki sivi fazdan alttaki; yogunlugu ve viskozitesi
yüksek, makroiyonca zengin akiskan bir faz olup, koaservat olarak anilir.
Yukaridaki faz (süpernatant) ise, karisimdan önceki makroiyon
konsantrasyonlarinda bile az bir konsantrasyona sahip ve yogunluk bakimindan
suya benzeyen bir sividir. Koaservat fazinin olusumuna etki eden degisik
faktörleri (polimer molekül agirligi, yük yogunlugu, esnekligi, ortam pH`i ve
iyonik siddeti, sicakligi, karisimdaki karsit yüklü makroiyonlannin birbirine
orani) degistirerek jel-benzeri akiskanlar elde edilip doku mühendisliginde
kullanilabilir.
Literatürde zit yüklü makroiyonlar kullanilarak gerçeklestirilen birçok yöntem
vardir ancak bunlar kompleks koaservasyon ile karistirilmamalidir. Bunlarin
baslicalari; çökelti, flokül, hidrojel ve tabaka-tabaka olusumlaridir. Koaservatlar
çökelti ve floküllerden makroskopik olarak farklidir: Çöktürme, kati-sivi faz
ayrimidir ve buradaki yogun faz, kristal özellik gösterir. Floküller de kati-sivi faz
aynmiyla olusur ancak daha az yogundur ve solüsyonda floküller daha uzun süre
gözle görülebilir sekilde asili kalirlar.
Tabaka-tabaka gerçeklestirilen olusumlarin kendi kendine birlesen
polielektrolitlerden (koaservat) farki; koaservasyonda ayni solüsyon içerisinde
kisa-mesafeli Coulomb çekme ve uzun-mesafeli Coulomb itme kuvvetleri
bulunmasindan dolayi saliverilen karsit iyonlar sayesinde makromoleküllerin
tekrardan yapisal bir düzenlemeye girerek çoklu tabakalardan farkli reolojik ve
dinamik özellikler kazanmalaridir.
Hidrojel üretiminde jel olusumu en az %5 (agirlikça) polimer gerektirirken,
koaservatlar % 0.1 (agirlikça) konsantrasyonlarda bile olusabilirler. Hidrojel
yapiminda organik solventler veya jellesmeyi saglamak için toksik kimyasal
baglayicilar veya baslaticilar kullanilmaktadir. Bunlar hücre enkapsülasyonu
asamasinda hücre canliligini olumsuz yönde etkilemektedir. Kompleks
koaservasyon yöntemi ile kimyasal çapraz baglayici ajanlarin kullanimina gerek
kalmaz ve böylece reaktiflerin muhtemel toksisitesi ve diger istenmeyen etkileri
azaltilir. Bu özellikleri, koaservatlari diger polielektrolit sistemlerden daha
avantajli hale getirmektedir.
Bulusun Kisa Açiklamasi
Bulusun amaci biyobozunur, biyouyumlu ve elastik özelliklere sahip doku iskelesi
olarak kullanilan koaservatlarin üretim yöntemi gerçeklestirmektir.
Bulusun diger amaci, tamamen dogal polimerlerden olustugu ve hiçbir organik
çözücü veya çapraz baglayici kullanilmadigi için toksik etkisi bulunmayan doku
iskelesi olarak kullanilan koaservatlarin üretim yöntemi gerçeklestirmektir.
Bulusun bir diger amaci, hücre yasamasina olanak saglayacak kadar geçirgen olup
(besinlerin, oksijenin, karbondioksitin ve hücre atiklarinin difüzyonuna olanak
saglayacak yapiya sahip) hücrelerin rahatlikla tutunabilecegi hücre yüzeyi
reseptörlerine (CD44 ve RHAMM) baglanabilen bilesenlere sahip (örnegin,
hiyalüronik asit), yogun ve viskoz bir yapi içerisinde yüksek miktarlarda hücre
hapsetme kapasitesi olan doku iskelesi olarak kullanilan koaservatlarin üretim
yöntemi gerçeklestirmektir.
Ayrica enkapsüle edilen hücrelerin çogalmasina ve eger ki kök hücre kullaniliyor
ise arzu edilen hücre tipine özellesmesine elverisli bir alan saglayacak gözenekli
yüzeye sahip, yüksek su miktari içeren, (> agirlikça %90) doku iskelesi olarak
kullanilan koaservatlarin üretim yöntemi gerçeklestirmektir.
Bulusun Ayrintili Açiklamasi
Bu bulusun amacina ulasmak için gerçeklestirilen “Koaservasyon Yöntemi Ile
Koaservat Üretimi Yöntemi ve Bu Üretim Yöntemi ile Elde Edilen
Koaservatlar ve Bunlarin Doku Iskelesi Olarak Kullanimi” ekli sekillerde
gösterilmis olup; bu sekillerden:
Sekil 1- Hiyalüronik asit (HA) solüsyonunun kitosan (KT) solüsyonunun
üzerine farkli hacimlerde eklenmesi sonrasi olusan koaservat
süspansiyonlarinin absorpsiyon ile ölçülen bulanikliklarinin grafiksel ve
fotografik olarak gösterimidir (HA ve KT solüsyonlari, 300 mM iyonik
siddete sahip (A) NaCl çözeltisinde; (B) CaClz çözeltisinde
hazirlanmislardir). (Fotograflarda koaservat süspansiyonlarinin görsel
bulanikligi gözlenebilmektedir. Hacimsel olarak HA solüsyonunun KT
solüsyonuna ekleme oranlari, her bir küvetin üzerinde verilmistir).
Seki12- Katyonik olan KT polielektrolitinin anyonik olan olan HA
polielektroliti ile titre edilmesi ile elde edilen Z ortalama çaplarinin
(isik siddeti agirlikli ortalama hidrodinamik çap) grafiksel gösterimidir.
(Ortamin CaClz tuzu
kullanilarak ayarlanmistir.)
Sekil3- HA solüsyonunun KT solüsyonu üzerine eklenmesi sonrasi olusan
koaservat süspansiyonunun optik mikroskopi görüntüleridir. ((A)
Koaservat süspansiyonu içindeki damlaciklar (B) Çökelti sonucu olusan
yumak seklinde olusumlar (Iloklar); Ölçek çubuklari 20 um'yi temsil
Sekil 4 - Faz ayrimi sonrasi olusan koaservatlann liyofilizasyon sonrasi taramali
elektron mikroskobu (SEM) görüntüleridir. ((A) NaCl tuzu kullanilarak
hazirlanan hücre enkapsüle edilmemis (bos) numune, (B) CaClz tuzu
kullanilarak hazirlanan hücre enkapsüle edilmemis (bos) numune, (C)
NaCl tuzu kullanilarak hazirlanan hücre enkapsüle edilmis numune, (D)
CaClz tuzu kullanilarak hazirlanan hücre enkapsüle edilmis numune)
(Oklar, hücre ve hücresel uzantilari göstermektedir)
Sekil 5- Hazirlanan HA/KT koaservatlarinin içine enkapsüle edilen hücrelerin
canliliginin, 1, 7, 14 ve 21 günlük inkübasyonlar sonunda canli/ölü
boyamasi ile tayin edilmesi ve hücre canliligini degerlendirilmesi için
olusturulan grafiksel gösterimdir. (Canli hücrelerin sayisinin toplam
hücre sayisina orani, hücre canliligi yüzdesini vermistir.)
Sekilö- HA/KT koaservatlarin içine enkapsüle edilmis olan hücrelerin
morfolojik görüntüleridir. (3 günlük inkübasyondan sonra çekilen
görüntüler) ((A) NaCl tuz çözeltisi kullanilarak hazirlanmistir, (B)
CaC12 tuz çözeltisi kullanilarak hazirlanmistir; on dört günlük
inkübasyondan sonra çekilen görüntüler (C) NaCl tuz çözeltisi
kullanilarak hazirlanmistir, (D) CaClz tuz çözeltisi kullanilarak
hazirlanmistir) (Aktin filamentler yana dönük ok ile hücre çekirdekleri
ise asagi dönük ok ile gösterilmistir.) (Ölçek çubuklari üst resimlerde
mm, alt resimlerde 5 um'yi temsil eder.)
Sekil 7 - Kompleks koaservasyon yönteminin sematik gösterimidir.
Sekillerdeki parçalar numaralandirilmis olup karsiliklari asagida verilmistir
KT. Kitosan polimeri
HA. Hiyalüronik asit polimeri
SN. Süpernatant
K0. Koaservat
Bulus konusu Koaservasyon yöntemi ile bir doku iskelesinin olusturulmasinda
kullanilacak koaservat üretim yöntemi, kitosan (KT) ve hiyalüronik asit
(sodyum hiyalüronat, hiyalüronan) (HA) polimerleri ile, özellikle bag dokusu
yaralanmalarinda, doku rejenerasyonunu desteklemek üzere tasarlanmis doku
iskelesi olusturulmasinda kullanilan ve hücre enkapsüle edilebilinen dogal
polimer sisteminin üretimi olup,
kitosan (KT) ve hiyalüronik asit (HA),nin, sulu tuz çözeltisi içerisinde
çözülmesi,
hücre tasiyan koaservatlari hazirlamak için hücrelerin üzerine HA çözeltisi
eklenip karistirilmasi,
sonrasinda, HA/hücre süspansiyonunun, manyetik karistiricida
karistirilmakta olan ve tuz içeren KT çözeltisi üzerine damlatilarak ilave
edilerek karistirilmasi,
karisim içerisinde karsit yüklü makroiyonlar (kitosan ve hiyaluronik asit)
arasindaki elektrostatik çekim ve ortama salinan küçük karsit yükler (Na+,
Ca2+, Cl`) ile iliskili entropi kazanimi sayesinde (kompleks koaservasyon)
olusan bu bulanik faza santrifüj uygulanip, bu fazda bulunan koaservat
damlaciklarinin birlesmesini takiben sivi-sivi faz aynminin
gerçeklestirilmesi,
- içerigindeki makroiyon konsantrasyonu baslangiçtaki makroiyon
konsantrasyonlarindan bir hayli yüksek olan alt koaservat fazinin ek bir
isleme tabii tutulmadan santrifüj yapilarak toplanmasi,
- dogrudan doku iskelesi olarak kullanilacak olan koasevatlarin elde
edilmesi
adimlarindan olusmaktadir.
Bulus konusu, kitosan (KT) ve hiyalüronik asit (HA) polimerleri ile kompleks
koaservasyon teknigi kullanarak doku mühendisligine yönelik hücre enkapsüle
edebilme kapasitesine sahip doku iskelesi üretimi gerçeklestirmektir. Bulus,
özellikle bag doku yaralanmalarinda, doku rejenerasyonunu desteklemek üzere
tasarlanmis, hücre enkapsüle edebilen dogal polimer sistemlerini içerir.
Biyomühendislik ve Malzeme Mühendisligi alanlari kapsamindadir.
Biyoteknoloji sektörüne dahildir.
Bulus kapsaminda elde edilen koasevat ürünleri dogrudan doku iskelelerinin elde
edilmesinde kullanilmaktadir. Birden çok polimer kullanildigi kompleks
koaservasyon yöntemi ile gerçeklestirilen koaservat olusumu sonrasinda hiçbir ek
islem yapilmadan dogrudan kuyucuklu tabaklara alinarak hücre kültürü
uygulamalari (in vitro) gerçeklestirilmektedir. “Koaservat” terimi; kompleks
koaservasyon yöntemi sonucu olusan bulanik faz karisimina santrifüj uygulanmasi
sayesinde olusan iki fazdan alttaki yogun fazi ifade etmektedir. Üretilen
koaservatlarin hacmine hücre sayisi oranlandiginda, 1 m1 koaservat içerisinde 1
milyon hücre bulunmaktadir. Koaservatlar içerisinde hapsedilen hücre sayisi
binlerden baslayip 10 milyonlara kadar degisiklik gösterebilmektedir.
Bulus kapsaminda öncelikle, 0.09 % (agirlikça) konsantrasyonuna sahip olacak
sekilde Kitosan (KT) ve 0.07 % (agirlikça) konsantrasyonuna sahip olacak sekilde
hiyalüronik asit (HA) biyopolimerlerinin, oda sicakliginda, toplam iyonik siddet
tuzunun sulu çözeltisi veya
kalsiyum klorür (CaClz) tuzunun sulu çözeltisi içerisinde 24 saat boyunca
manyetik karistirici vasitasiyla sabit hizda karistirilarak çözülmesi
gerçeklestirilmektedir. Bu islem sirasinda, her iki polimer solüsyonunun pH'i, 1 M
(Molar),lik sodyum hidroksit veya hidroklorik asit çözeltisi eklenerek 6.25 olarak
ayarlanmakta ve her solüsyon, 0.45 mikrometre gözenek boyutlu filtre kullanarak
laminer kabin içerisinde steril edilmektedir. Koaservasyon olusumunda kullanilan
HA/KT karisiminin pH degeri, hücre canliligini (koaservasyon metodu hücre
koaservatin içerisindeyken gerçeklestigi için) koruyacak sekilde olmalidir
(optimum 7.4). Ancak kitosan polimerinden kaynaklanabilecek yüksek pH
degerlerindeki çözünmezlik problemi sebebi ile KT`nin farkli deasetilasyon
dereceleri göz önüne alinarak optimize edilebilir. Hücre enkapsülasyonu
gerçeklestirilecek ise pH 5.5-7 araliginda, hücresiz örneklerde ise pH 2-7
araliginda HA/KT polimerleri kullanilarak koaservasyon gerçeklestirilmesi
mümkündür.
Koaservasyonda kullanilacak polimerlerin çözülmesi, sadece ultra saf su
kullanilarak veya farkli konsantrasyonlarda tuz veya tampon çözeltiler ile
gerçeklestirilebilir ancak olusan koaservatin özellikleri (koaservatin içerdigi su
miktari, mekanik özellikleri vb.) kullanilan çözücüye bagli olarak degiskenlik
gösterecektir. Ayrica hücre canliligi saglanmasi için HA/KT koaservatlarinin
avantaji fizyolojik kosullara yakin birçok deneysel kosulda (iyonik siddet, sicaklik
ve pH`ta) çalismaya elverisli olmasidir.
Hücreli örneklerle kiyaslamada kullanilacak olan bos koaservatlarin (kontrol
örnekleri) hazirlamak için sadece HA`yi içeren çözelti KT`yi içeren çözeltiye
damla damla eklenmektedir. Bu ekleme sirasinda HA/KT karisimi sürekli olarak
manyetik karistirici ile karistinlmaya devam etmektedir. Koaservati hazirlamak
için kullanilan hem HA hem KT ayni iyonik tuz türünde çözülmesi
gerekmektedir. Yani, bir çalismada hem HA hem KT solüsyonlari NaCl
çözeltisinde çözülürken, diger bir çalismada hem HA hem KT solüsyonlari
CaC12,de çözülmektedir. Polimerlerin tuz çözeltisinde çözülmesi sonrasi, bos
örnekler (kontrol örnekleri) için sadece HA çözeltisinin; hücreli örnekler için ise
HA çözeltisinde süspanse edilmis hücreler, karistirici üzerindeki KT çözeltisi
üzerine damlatilarak ilave edilmektedir. Hücre tasiyan koaservatlari hazirlamak
üzerine HA çözeltisi eklenip karistirilmaktadir. Sonrasinda, HA/hücre
süspansiyonu, manyetik karistiricida karistirilmakta olan ve ayni tuzu içeren KT
çözeltisi üzerine damlatilarak ilave edilmektedir. Bu damlatma islemi, literatürün
genelinden farki, mikrokapsül olusturmak için kullanilan ve belirli bir çapa sahip
(genel olarak <2 mm igne ucu dis çapi) siringa ignesi ile ekleme yöntemi ile degil;
pipetör (pipet) gibi bir dagitici/akitaç kullanilmasiyla gerçeklestirilmektedir.
Böylelikle, herhangi bir hava sikismasi yaratmadan olusturulan damlalarin,
kitosan solüsyonuna eklenmesiyle, homojen sekilde dagilmis, 0.5-1 mikrometre
çapa sahip küresel damlaciklar içeren bulanik bir faz olusumu (koaservat
süspansiyonu) saglanmaktadir. Bu asamada bulus konusu yöntemde 1-100 mm
boyutlarindaki mikrokapsüllerin olusumu yerine, içerisinde 0.5-1 mikrometre
çapa sahip küresel damlaciklar bulunan bulanik ve kolloidal bir dispersiyon
olusmaktadir. Bu bulanik faz, karsit yüklü makroiyonlar (kitosan ve hiyaluronik
asit) arasindaki elektrostatik çekim ve ortama salinan küçük karsit yükler (Na+,
Ca2+, C1") ile iliskili entropi kazanimi sayesinde olusmaktadir (kompleks
koaservasyon fenomeni). Kompleks koaservasyon metoduyla olusan bulanik faza
santrifüj uygulanmasi sonrasinda, bu fazda bulunan koaservat damlaciklarinin
birlesmesini takiben sivi-sivi faz ayrimi gerçeklestirilmektedir. Sivi-sivi faz
ayrimini hizlandirmak için kullanilan santrifüjleme yönteminde santrifüj süresi ve
siddeti, koaservat içindeki hücrenin dayanikliligina ve uygulamanin amacina göre
degistirilebilir. Santrifüj kullanma adimi yerine, koaservasyon süspansiyonunu
birkaç gün kendi kendine bekletmek de sadece yer çekimi etkisiyle sivi-sivi faz
ayrimi olarak sonuçlanir.
Olusan iki fazdan, üstteki süpernatant (içerigindeki makroiyon konsantrasyonu
baslangiçtaki polimer konsantrasyonlarindan düsük), alttaki koaservat
(içerigindeki makroiyon konsantrasyonu baslangiçtaki makroiyon
konsantrasyonlarindan bir hayli yüksek) olarak adlandirilir. Alt fazda biriktirilen
hücreli veya hücresiz (bos) koaservatlarin hiçbir ek isleme tabi tutulmadan
(sonikasyon, liyofilizasyon, organik solvent uçurma, solvent dökme Vb.) dogrudan
doku iskelesi olarak kullanilmak üzere santrifüj ile merkez kaç kuvveti yaratilarak
makroiyonlar asagi toplanmaktadir. Hücre içeren koaservatlarda, literatürden
farkli olarak, koaservat doku iskelesine sonradan hücre ekim islemi yerine;
koaservati olusturma asamasinda, hücrelerin önce polimerlerden birinde süspanse
edilerek bu hücre/polimer karisimi, karsit yüklü olan polimer solüsyonuna damla
damla eklenmek suretiyle hazirlanmaktadir. Yani, mikroenkapsülasyon yerine
makroenkapsülasyon yapilarak hücreler dogrudan doku iskelesinin içerisine
hapsedilmektedir.
Kitosan ve hiyalüronik asit polimerlerinin farkli tuz (NaCl veya CaClg)
çözeltilerinde çözülmesi ve bunlarin karistirilmasi sonucunda elde edilen ve ayri
küvetlerde hazirlanan (hacimce) farkli HA/KT ekleme oranlarina sahip
karisimlarin, (santrifuj kullanilarak veya birkaç gün bekletilerek faz ayrimina
ugramalarindan önce) karakterizasyonu, UV-Vis spektrometreyle bulaniklik
ölçümü, dinamik isik saçilimi (DLS) ve optik mikroskopi teknikleri ile
gerçeklestirilmistir. Kompleks koaservasyon yöntemi ile santrifüj sonrasi faz
ayrimi gerçeklestirilmektedir. Faz aynmi sonrasi elde edilen ve doku iskeleleri
olarak kullanilacak koaservatlarin, gözeneklilik ve yüzey analizleri taramali
elektron mikroskobu (SEM) kullanilarak gerçeklestirilmistir. Karakterizasyon
sonrasi ayni yöntem ile hazirlanan doku iskelelerinde hücre enkapsülasyonu
gerçeklestirilmistir. Bu hücrelerin canlilik, morfoloji ve yüzey özellikleri bu
asamada kontrol edilmistir.
Hazirlanan koaservatlarin mevcut literatürdeki hidrojellerden farki; agirlikça
solvent kullanilmamasidir. Farkli polimer konsantrasyonlarinda da kompleks
koaservasyon metodu uygulanabilir. Yalniz, polimerlerin konsantrasyonlan,
polimer örtüsme (overlap) konsantrasyonlarindan (ki bu degerler polimerin
molekül agirligina göre degisecektir) düsük olacak sekilde seçilmelidir. Ayrica
fiziksel hidrojel hazirlanmasi için asagi yukari %1 (agirlikça) polimer
konsantrasyonu gerekirken, koaservatlari hazirlamak için gereken polimer
konsantrasyonu % 0.0l`e kadar düsürülebilir. Koaservasyon teknigi, doku
mühendisligi amaci ile hücre içeren doku iskelesi üretiminde simdiye kadar
kullanilmamis olan bir tekniktir. Bu yöntem literatürde çesitli moleküllerin
(protein, büyüme faktörü vb.) enkapsülasyonu için (mikro-enkapsülasyon) siklikla
kullanilmaktadir ancak bir doku iskelesi olusturarak içerisinde hücre hapsetmek
(makro-enkapsülasyon) gibi bir örnek literatürde yoktur. Ayrica bu patentte tarifi
yapilan yöntem, hücre içeren ticari bir doku iskelesinin, kompleks koaservasyon
yöntemi ile makro-enkapsüle edilmesinden de farklidir. Bu yöntemde olusturulan
koaservat, hücre içeren ticari doku iskelesinin alt ve üst kisimlarina tabaka olarak
kaplanmistir. Bizim yöntemimizde ise ticari bir doku iskelesi yerine kendi
yöntemimizle ürettigimiz koaservatlar, hücre makro-enkapsüle edilen doku
iskelesi olarak kullanilmistir.
Çapraz bag ve organik solvent kullanimi sonucu biyouyumlulugun etkilenmesi ve
polimer üzerine ekilen hücrelerde fenotip bozulmasi sorunlarinin hücrelerin
makro-enkapsülasyonu sayesinde önüne geçilmesi amaciyla, bulus kapsaminda,
doku mühendisliginde doku iskele üretimi için kompleks koaservasyon tekniginin
kullanimi gerçeklestirilmektedir. Bulus konusu ile, gelecek vaat eden kitosan ve
hiyalüronik asit polimerlerinin, hücre enkapsüle edebilen özgün bir yöntem olan
kompleks koaservasyon teknigi ile olusturulacak olan doku iskelelerinin bag doku
mühendisligine kazandirilmasi saglanmaktadir.
Polimer solüsyonlarinin hazirlanmasi ve kompleks koaservasyon yapimi:
Agirlikça % 0.09 konsantrasyona sahip kitosan (KT) ve agirlikça % 0.07
konsantrasyona sahip hiyalüronik asit (HA) polimerleri, oda sicakliginda ayri ayri
sodyum klorür (NaCl) çözeltisi veya kalsiyum klorür (CaClg) çözeltisi içerisinde
çözülmüstür.
Her iki polimerin de tamamen çözülmesi, 24 saat manyetik karistirici vasitasiyla
sabit karistirma ile elde edilmistir. Her bir polimer solüsyonunun pH'i 6.25 olarak
ayarlanmis ve her solüsyon, 0.45 mikrometre gözenek boyutlu filtre kullanarak
laminer kabin içerisinde steril edilmistir. Daha sonra HA polimer çözeltisi
karistirici üzerindeki kitosan (KT) polimer çözeltisinin üzerine damlatilarak ilave
edilmistir. Bu çalismada olusturulacak olan doku iskelesinin kompleks
koaservasyon özelliklerini saglayacak (çökelti, film, süngersi yapi vb. farkli
polielektrolit komplekslerine veya fazlarina dönüsmeden) hacimce en yüksek
verimde doku iskelesini verecek olan polimer miktarlarinin tespit edilmesi için
ayri ayri küvetlerde hazirlanan HA/KT karisimlari, bulaniklik ölçümü, dinamik
isik saçilimi (DLS) ve optik mikroskopi ile karakterize edilmistir.
KT solüsyonu üzerine HA eklenmesi yerine HA solüsyonu üzerine KT eklenmesi
ile de karistirma islemi gerçeklesir. Bunun için, polimerlerin moleküler agirlik ve
konsantrasyonlari, kitosan polimerinin asetilasyon derecesi, sicaklik, pH, iyonik
Siddet, HA ve KT solüsyonlarinin hacimlerinin birbirine orani optimize
edilmelidir. HA ve KT solüsyonlarinin birbirine eklenmesi, pipetör (makro,
mikro), pastör pipet, otomatik pipet, büret gibi dis çapi 2 mmiden büyük akitaçlar
yardimi ile damlatilabilir. 2 mm,den küçük damlatilmalar sonucunda (örnegin,
16-23 kalinligindaki (gauge) siringa ucu kullanilarak yapilan akitmalarla)
mikrokapsül olusumlari literatürde gözlemlenmistir. Bizim yöntemimizdeki fark,
siringa ucundan çikan polimer solüsyonunun (ör: HA solüsyonu) herhangi bir
hava sikismasina (air entrainment) meydan vermeden karsit yüklü polimerin
çözeltisine (ör: KT solüsyonu) eklenmesidir. Aksi takdirde, içerisinde hava
hapsolan HA solüsyonunun olusturdugu damlalari, KT solüsyonuna eklendiginde
literatürdeki gibi mikrokapsüller olusur (literatürdeki bu tür sistemlerde,
koaservasyon, mikrokapsüllerin arayüzeyinde meydana gelir). Bizim
metodumuzda kapsül olusumu yerine, tek bir bulanik faz meydana gelmektedir.
Olusan bu faz, yikama veya çözme (tuzla, organik solventle veya asitle) gibi ek
bir isleme tabi tutulmaz.
Bulaniklik ölçümü:
Bulaniklik ölçümleri polielektrolit komplekslerinin özelliklerini arastirmak için
yaygin olarak kullanilan bir yöntemdir. HA'nin KT ile etkilesime girdigi zaman
olusan koaservat süspansiyonundaki yüklü veya nötr damlaciklarindan
kaynaklanan solüsyon bulanikligindaki degisimler bu yöntem ile ölçülerek
koaservasyon olusturan karistirma oranlari tespit edilmistir.
Hacimce HA/KT karistirma oraninin (ki bu hacimsel oran, HA°deki iyonlasmis
karboksillerin (COO`) KT,deki iyonlasmis aminlere (NH3+) oranina çevrilerek
eksi yüklerin arti yüklere oranina dönüstürülebilir) koaservasyon derecesine
etkisi, bulaniklik ölçümü ile arastirilmistir. Bulaniklik ölçümleri UV
spektrofotometre kullanilarak ve HA/KT karisimlari manyetik bir karistirici
kullanilarak karistirilmakta iken yapilmistir. Bulaniklik, oda sicakliginda, 630 nm
dalga boyunda ölçülmüstür (Polimerlerin hiçbiri bu dalga boyunda isigi absorbe
etmemektedir). Bulaniklik absorpsiyon birimleri (a.u.) cinsinden ölçülmüstür.
Tüm numunelerde, kendi içerisinde kullanilan tuz çözeltisi referans alinmistir.
Ayni ölçümler, absorpsiyon birimi yerine “100 - yüzde geçirgenlik” (100 - % T)
olarak da kaydedilebilir. Bu ölçüm için UV spektrofotometre yerine kolon'metre
de kullanilabilir. Bu deneylerdeki genel amaç, HA/KT karisiminin hangi hacimsel
oranlarda (ya da yük oranlarinda) bir komplekslesme veya faz ayrimina gittigini
bulmaktir. Bulaniklik deney sonuçlarini, karisimlarin geçirdigi gözle görülebilir
veya mikroskopla izlenebilir (mikroskopi deneylerinin ayrintisi asagida
yazmaktadir) degisimlerle birlestirerek hangi hacimsel oranlarda (ya da yük
oranlarinda) sivi-sivi faz ayrimi, hangi oranlarda sivi-kati (çökelti, floklasma, vb.),
hangi oranlarda sadece nanoboyutta kompleks olusturduklari ve hangi oranlarda
etkilesime girmeden durduklari bilgisi edinilmektedir. Bu kadar kapsamli ve
sistematik bir analiz literatürdeki az sayida çalismada ancak mevcuttur.
Düsük HA/KT karistirma oranlarindaki çözeltiler saydam görünürken, artan HA
ilavesi ile çözeltiler bulaniklasmistir (Sekil lA-B alt resimler). HA/KT
karisimlari, koaservat damlaciklari içermeleri sebebiyle bulanik görünmüstür.
Bahsi geçen koaservat süspansiyonundan bir isik demeti geçtiginde koaservat
damlaciklarindan her yöne dogru isigin saçilimi artar. Ölçülen bu artis iki
polielektrolit arasindaki etkilesiminin kuvvetlenmesi sonucu ile artan sayida veya
daha büyük koaservat damlaciklarinin olusumu sebebi ile olabilir. Bununla
birlikte, asiri miktarda HA eklenmesi, koaservat (sivi-sivi faz ayrimi) yerine
çökelti (kati-sivi faz ayrimi) olusturmus ve olusan partiküllerin çökmesi
sonucunda bulanikligi azaltmistir (Sekil lA-B üst resimler). Bulaniklik degerleri
ölçümlerine bakilarak hacimce 0.8/ 1 (HA/KT) hacimsel karisma oranina kadar
olan HA/KT karisiminin, koaservat süspansiyonu olarak kaldigi, daha yüksek
oranlarda çökelti olusturdugu gözlenmistir.
Dinamik Isik Saçilimi (DLS) ölçümleri:
DLS ölçümleri (foton korelasyon spektroskopisi ya da quasi-elastik isik saçilimi
olarak da bilinir) isigin partiküllerden belli bir açida saçilimindaki rasgele
degisimleri kaydeden bir yöntemdir. Literatürde bu yöntem, polielektrolit
komplekslerinin veya koaservat damlaciklarinin hidrodinamik parçacik
boyutlarini ölçmek için de yaygin olarak kullanilmaktadir. HA'nin KT ile
etkilesime girdigi zaman olusan yüklü veya nötr damlaciklardan olusan koaservat
süspansiyonu içerisindeki parçacik boyutlari DLS ölçümleri ile tespit edilerek
koaservasyon olusumundaki karakteristik damlacik boyutlarini saglayan
karistirma oranlari tespit edilmistir.
DLS ölçümleri için, HA/KT koaservat komplekslerinin hacimce artan HA
eklenme oranlari ile hazirlanan süspansiyonlar ölçülmüs ve Z ortalama çaplari
(isik siddeti agirlikli ortalama hidrodinamik çap) Sekil 2'de gösterilmistir.
Koaservat komplekslerinin Z ortalama çaplari (1 m1 kitosan için 0.1 ile 1 m1
arasinda HA eklenme sonrasi). 0.5-1 um arasinda ölçülmüs ve neredeyse sabit
polidispersite indeksine sahip oldugu görülmüstür (Pdl <0.3). Polidispersite
indeksi, ölçülen parçacik boyutlarinin dagilimini gösteren bir denklem sonucunda
elde edilir. Ölçüm yapan cihaz tarafindan, ölçülen parça boyutuna ek olarak
verilir. Pdl degeri 0.1-0.3 arasinda ise dar bir dagilim, 0.5 ten büyük ise genis bir
dagilim içerisinde yer alir.
Bu ölçülen damlacik (“sivi agregat”) boyutlari, koaservat damlaciklarini gösteren
optik mikroskopi görüntüleriyle de tutarlidir (Sekil 3). Ayrica, çökelme gözlenen
HA/KT komplekslerinin Z ortalama boyutlarinda (yaklasik 5 um) keskin bir artis
meydana gelmistir (PdI> 0.5). Bu artisin sebebi, olusan komplekslerin koaservat
damlaciklari degil, çesitli çökeltiler oldugunu göstermektedir.
Pdl degerinin 0.3,ten küçük olmasi damlaciklarin yaklasik ayni boyutlarda
oldugunu ve koaservasyon kriterlerini sagladigi anlatmaktadir. Koaservat
damlaciklarinin, literatürde sözü geçen ve boyutlari milimetre mertebesindeki
mikrokapsüllerden farkli oldugu bu ölçümlcrlc de ispat edilmistir. Daha yüksek
HA/KT hacimsel karisma oranlarinda gözlenen keskin artis ise artik olusan
damlaciklarin koaservat degil, içeriklerindeki su yüzdelerini kaybetmis çesitli
türde çökeltilere (örnegin, floklar) dönüstügünü göstermektedir. 0.5,tcn yüksek
PdI degeri olan süspansiyonlarda büyüklü küçüklü birçok parçacik olusumu
gözlemlenmesi kati-sivi faz ayriminin gerçeklestigini göstermektedir.
Optik Mikroskopi:
Bulaniklik ölçümü ve DLS ile tespit edilen koaservat damlaciklari ayni zamanda
optik mikroskopi yöntemi ile de kontrol edilmis ve kullanilacak olan karisimin
koaservasyon kriterinc uydugu görsel resimler ile ispat edilmistir.
Optik mikroskopi, hazirlanan karsit yüklü polielektrolit karisimlarindaki sivi
koaservat damlaciklarinin varligini onaylamak için kullanilmistir. Elde edilen
polielektrolit karisimina HA ilavesi, çökelti elde edilinceye kadar sürdürülmüstür.
Koaservat süspansiyonlari, damlaciklari gözlemlemek için cam slaytlarin üzerine
yerlestirilmistir. Çökelti ya da kompleks koaservat gibi her türlü polielektrolit
kompleks olusumu bu yöntem ile kontrol edilebilmektedir.
Koaservat sivilarinda 0.5-1 um civarinda küçük, küresel damlaciklar Sekil
3A,daki gibi görünürken, sivi-kati faz ayrimi görünen, diger bir deyisle çökelti
olusan Örneklerde seklen asimetrik yapilar veya yumak seklinde olusumlar Sekil
3B'deki gibi görüntülenmistir. Koaservat sivilarinin karakterizasyonu sonrasi,
HA/KT karisim orani 0.4/1 (hacim/hacim) olan örneklerin doku iskelesi
yapiminda kullanilmasina karar verilmistir. Doku iskelesi olusturmak için
koaservat süspansiyonuna faz ayrimi gerçeklestirilmis ve bu islemi kolaylastirmak
için, hazirlanan örnekler 23 dakika boyunca 4.000 dev/dak' da santrifüje tabi
tutulmustur. Santrifüjden sonra süpernatanlar (koaservat fazinin üzerinde kalan
makroiyon-fakiri sivi faz), koaservatlara zarar vermeden dikkatli bir sekilde
bosaltilmistir. Hazirlanan koaservatlarin kolay sekillendirilebilme özelligi
(elastiklik) mevcuttur.
Taramali Elektron Mikroskopi (SEM):
Faz ayrimi sonrasi elde edilmis olan koaservat numunesine (liyofilizasyon islemi
sadece bu asamada Örneklerin SEM görüntelemesine uygun hale getirilmesi amaci
ile uygulanmistir), gözeneklilik ve hücre-koaservat iskeleleri arasindaki
etkilesimleri arastirmak için taramali elektron mikroskop (SEM) analizi
uygulanmistir. Numunelerin tüm yüzeyleri SEM analizinden hemen önce 10 nm
altin ile kaplanmistir. SEM uygulamasi 10 kV'de ve farkli büyütmelerde
uygulanmistir.
Elde edilen bütün koaservatlar gözenekli yapi sergilemistir. SEM görüntüleri,
koaservatlarin hücre yüklenmesi için uygun ve oldukça gözenekli bir iç yapi ile
pürüzsüz bir yüzeye sahip oldugunu ortaya koymustur (Sekil 4 A-B). Ayrica,
hücre içeren örneklerde enkapsüle edilmis olan hücreler, ekstrasellüler matriksleri
sayesinde hem birbirleriyle hem de doku iskelesiyle temas halindedir (Sekil 4 C-
D). Bu asamada olusturulan koaservat doku iskelelerinin, film, sünger veya lif
(fiber) benzeri yapilar olusturmadigi da gösterilmistir.
Canli/Ölü boyamasi:
Hazirlanan farkli koaservatlarin biyouyumluluklarini belirlemek ve karsilastirmak
üzere siçan kemik iligi kök hücreleri (rBMSCs) (500,000 hücre/koaservat, ya da
1,000,000 hücre/ml), içeren örneklere canli/ölü boyamasi uygulanmistir. Canli/ölü
boyamasi, plazma zari bütünlügü tayini ve hücre içi estraz aktivitesi sayesinde
malzeme içerisinde yasayabilen canli ve ölü hücrelerin belirlenmesi için
kullanilan bir yöntemdir. Eger hücreler canli ise yesil, ölü ise kirmizi renk
boyanirlar. Hücre canliligini degerlendirmek için Image] yazilimi kullanildi. Her
örnek için üç farkli bölge, yesil ve kirmizi boyanan hücrelerinin sayisini
hesaplamak için seçildi. Canli hücrelerin sayisinin toplam hücre sayisina orani
(hücre canliligi yüzdesi) hesaplandi (Sekil 5). Enkapsülasyondan bir gün sonra
gerçeklestirilen canli/ölü boyamalarinda hem NaCl hem de CaClz tuz çözeltileri
kullanilarak hazirlanan iki çesit koaservatta da enkapsüle edilmis hücrelerin
büyük çogunlugu yesil olarak gözlenmistir. Bu sonuca dayanarak koaservat
hazirlama ve enkapsüle etme yönteminin hücrelere herhangi bir zarar vermedigi
gözlenmistir. Ayrica, inkübasyondan 21 gün sonraki örneklerde de hemen hemen
tüm hücrelerin hala canli oldugu tespit edilmistir. Bu bulgulara dayanarak
hazirlanan koaservatlarin toksik bir etki yaratmadigi görülmüstür.
Morfoloji Analizi:
Koaservatlara enkapsüle edilmis hücrelerin morfolojisini analiz etmek için, aktin
filament ve çekirdek boyamalari uygulanmistir. Aktin filamentleri için, kirmizi
floresans boya ile konjuge edilmis bir F-aktin probu; çekirdek için ise mavi
floresans boya (DAPI) kullanilmistir. Sekil 6'da gözlenen hücrelerin düzgün
sekilleri, zarar görmemis plazma zarina sahip olduklarini göstermektedir. Bu da
ayni zamanda canli/ölü boyamasindaki sonuçlari desteklemistir. 3 günlük
inkübasyon sonrasinda, boyanan hücrelerin enkapsülasyondan ötürü küresel bir
hücre morfolojisine sahip oldugu görülmüstür (Sekil 6 A ve B). 14 günlük
inkübasyon sonrasi yapilan boyamalarda ise hücreler yayilmaya yönelik bir
morfoloji sergilemis ve birbirleri ile ekstrasellüler matrikslerini kullanarak temas
kurmaya basladiklari gözlenmistir (Sekil 6 C ve D). Koaservatlann hazirlanmasi
asamasinda farkli tuz çözeltileri kullanilmasi, hücreler arasinda canlilik ve
morfoloji özellikleri açisindan büyük farkliliklar yaratmamistir. Sonuç olarak 3
boyutlu olarak hazirlanan koaservatlarin hücre büyümesi ve çogalmasini
destekledikleri görülmüstür. Bu bulgulardan, hazirlanan koaservatlarin biouyumlu
ve gelecek vaad eden doku iskeleleri olarak kullanilabilecegi tespit edilmistir.
Bulus kapsaminda, kitosan ve hiyalüronik asit polimerleri, kompleks
koaservasyon yöntemi kullanilarak özgün bir doku iskelesi haline getirilmektedir.
Bu yöntem daha önce gida, tarim, kozmetik ve farmasötik alanlarinda yogunlukla
kullanilmaktadir ancak doku mühendisligi amaci ile kompleks koaservasyon
teknigi kullanilarak olusturulan doku iskelesi içerisinde hücre enkapsüle etme
(makro-enkapsülasyon) özelligi bakimindan ilktir. Hücre kullanilan çalismalarda,
literatürde karsit yüklü polimerlerden olusturulan kompleksler (filmler, süngerler,
tabaka tabaka polimer kaplamalar, lifler, nanopartiküller, mikro-kapsüller,
koaservatlar vs.) çesitli islemlere (sonikasyon, liyofilizasyon, polimer içine
batirma, organik solvent uçurma, solvent dökme vb.) tabi tutulduktan sonra hücre
ekimi gerçeklestirilmistir. Bunun disinda hücre ekilmis kuyucuklu tabaklar
üzerine, hazirlanmis olan koaservatlar konularak da hücre canliligi, sitotoksisite,
morfoloji vb. testler de yapilmistir. Hatta bu çalismalarda koaservatlara önceden
büyüme faktörü vb. moleküller enkapsüle edilerek, hücrelerin çogalmasi ve
farklilasmasi saglanmistir. Bizim çalismamizin sözü geçen literatürdeki
çalismalardan en büyük farki, hücrelerin, koaservat olusturulmadan önce
polielektrolit solüsyonlarindan birinin içinde çözülüp karsit yüklü polimere
eklenmesi ve sonrasinda oda sicakliginda sadece santrifüj islemine tabi tutularak
hücre içeren koaservat fazinin elde edilmesidir.
Hazirlanan doku iskeleleri biyobozunur, biyouyumlu ve elastik özelliklere
sahiptir. Tamamen dogal polimerlerden olustugu ve hiçbir çapraz baglayici veya
organik solvent kullanilmadigi için toksik etkisi yoktur. Gözenekli yüzey, hücre
yasamasina, çogalmasina ve eger ki kök hücre kullaniliyor ise arzu edilen hücre
tipine özellesmesine elverisli bir ortam saglayacak ve özellikle makro-
enkapsülasyon teknigi kullanimi ile bag doku mühendisligi uygulamalarinda umut
verici sonuçlar elde edilebilecektir.
Claims (3)
1. Kitosan (KT) ve hiyalüronik asit (HA) polimerleri ile, özellikle bag doku yaralanmalarinda, doku rejenerasyonunu desteklemek üzere tasarlanmis doku iskelesi olusturulmasinda kullanilan ve hücre enkapsüle edebilen dogal polimer sisteminin üretimi olup, kitosan (KT) ve hiyalüronik asit (HA),n1n; yalnizca su, tuz çözeltisi veya tampon çözeltisi içerisinde çözülmesi, hücre tasiyan koaservatlari hazirlamak için hücrelerin üzerine HA çözeltisi eklenip karistirilmasi, sonrasinda, HA/hücre süspansiyonunun, manyetik karistiricida karistirilmakta olan ve tuz içeren KT çözeltisi üzerine damlatilarak ilave edilmesi, karisim içerisinde karsit yüklü makroiyonlar (kitosan ve hiyaluronik asit) arasindaki elektrostatik çekim ve ortama salinan küçük karsit yükler ile iliskili entropi kazanimi sayesinde (kompleks koaservasyon) olusan bu bulanik faza santrifüj uygulanip, bu fazda bulunan koaservat damlaciklarinin birlesmesini takiben sivi-sivi faz ayriminin gerçeklestirilmesi, içerigindeki makroiyon konsantrasyonu baslangiçtaki makroiyon konsantrasyonlarindan bir hayli yüksek olan alt koaservat fazinin ek bir isleme tabii tutulmadan santrifüj yapilarak toplanmasi, dogrudan doku iskelesi olarak kullanilacak olan koasevatlarin elde edilmesi adimlari ile karakterize edilen koaservat üretim yöntemi.
2. Kitosan (KT) ve hiyalüronik asit (HA),nin, tuz çözeltileri içerisinde çözülmesi adiminda, tuz çözeltisinin sodyum klorür (NaCl) tuzu çözeltisi olmasi ile karakterize edilen istem lideki gibi koaservat üretim yöntemi.
3. Kitosan (KT) ve hiyalüronik asit (HA)°nin, tuz çözeltileri içerisinde çözülmesi adiminda, tuz çözeltisinin kalsiyum klorür (CaClz) tuzu çözeltisi olmasi ile karakterize edilen istem l,deki gibi koaservat üretim yöntemi. . Kitosan (KT) ve hiyalüronik asit (HA)”nin, tuz çözeltileri içerisinde çözülmesi adiminda, 0.09 % (agirlikça) konsantrasyonuna sahip olacak sekilde Kitosan (KT) ve 0.07 % (agirlikça) konsantrasyonuna sahip olacak sekilde hiyalüronik asit (HA) biyopolimerlerinin, oda sicakliginda, toplam iyonik siddet tuzunun çözeltisi veya kalsiyum klorür (CaCl2) tuzunun çözeltisi içerisinde 24 saat boyunca manyetik karistirici vasitasiyla sabit hizda karistirilarak çözülmesi ile karakterize edilen istem 2 ve 3,deki gibi koaservat üretim yöntemi. . KT çözeltisi üzerine HA çözeltisinin eklenmesi yerine HA çözeltisi üzerine KT çözeltisinin eklenmesi ile karakterize edilen istem 1,deki gibi koaservat üretim yöntemi. . HA ve KT çözeltilerinin birbirine eklenmesinde, herhangi bir hava sikismasina (air entrainment) meydan vermeden karsit yüklü polimerin çözeltisine (ör: KT solüsyonu) pipetör (makro, mikro), pastör pipet, otomatik pipet, büret gibi dis çapi 2 mmSden büyük akitaçlar yardimi ile damlatilmasi ile karakterize edilen istem l,deki gibi koaservat üretim yöntemi. . Kitosan (KT) ve hiyalüronik asit (HA),nin, tuz çözeltileri içerisinde çözülmesi adiminda, polimerilerin tuz çözeltileri içerisinde 24 saat boyunca manyetik karistirici vasitasiyla sabit hizda karistirilarak çözülmesi ile karakterize edilen istem l,deki gibi koaservat üretim yöntemi. Kitosan (KT) ve hiyalüronik asit (HA),nin, tuz çözeltileri içerisinde çözülmesi adiminda, her iki polimer solüsyonunun pH degerinin 1 molarlik sodyum hidroksit veya hidroklorik asit çözeltisi eklenerek 6.25 degerinde ayarlanmasi ile karakterize edilen istem lideki gibi koaservat üretim yöntemi. Hücre içermeyen (bos) Koaservat olusumunda kullanilan HA/KT karisiminin pH degerinin, 2-7 araliginda olacak sekilde ayarlanmasi ile karakterize edilen istem l,deki gibi koaservat üretim yöntemi. Hücre içeren Koaservat olusumunda kullanilan HA/KT karisiminin pH degerinin, 5.5-7 araliginda olacak sekilde ayarlanmasi ile karakterize edilen istem 1 veya 9°daki gibi koaservat üretim yöntemi. Kitosan (KT) ve hiyalüronik asit (HA) polimerlerinin sodyum klorür (NaCl) çözeltisi veya kalsiyum klorür (CaClz) çözeltisi içerisinde çözülmesi isleminde, her iki polimer solüsyonunun, 0.45 mikrometre gözenek boyutlu filtre kullanarak laminer kabin içerisinde steril edilmesi ile karakterize edilen istem l,deki gibi koaservat üretim yöntemi. Yukaridaki istemlerden herhangi birindeki gibi bir yöntem ile üretilen ve hacimce oranlandiginda l ml,lik hacmi içerisinde hapsedilen hücre sayisi 500,000-10 milyon oldugu koaservat. Istem 12,deki gibi bir koaservat, hiçbir ek isleme tabi tutulmadan (sonikasyon, liyofilizasyon, organik solvent uçurma, solvent dökme Vb.) dogrudan doku iskelesi için kullanilmaktadir.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TR2017/13643A TR201713643A2 (tr) | 2017-09-15 | 2017-09-15 | Koaservasyon yöntemi̇ i̇le koaservat üreti̇mi̇ yöntemi̇ ve bu üreti̇m yöntemi̇ i̇le elde edi̇len koaservatlar ve bunlarin doku i̇skelesi̇ olarak kullanimi |
| PCT/TR2018/050489 WO2019054971A2 (en) | 2017-09-15 | 2018-09-14 | PROCESS FOR PRODUCING COACERVAT USING COACERVATION AND USE OF COACERVATES OBTAINED THEREBY AS TISSUE SCAFFOLDING |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TR2017/13643A TR201713643A2 (tr) | 2017-09-15 | 2017-09-15 | Koaservasyon yöntemi̇ i̇le koaservat üreti̇mi̇ yöntemi̇ ve bu üreti̇m yöntemi̇ i̇le elde edi̇len koaservatlar ve bunlarin doku i̇skelesi̇ olarak kullanimi |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TR201713643A2 true TR201713643A2 (tr) | 2019-03-21 |
Family
ID=65723555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TR2017/13643A TR201713643A2 (tr) | 2017-09-15 | 2017-09-15 | Koaservasyon yöntemi̇ i̇le koaservat üreti̇mi̇ yöntemi̇ ve bu üreti̇m yöntemi̇ i̇le elde edi̇len koaservatlar ve bunlarin doku i̇skelesi̇ olarak kullanimi |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| TR (1) | TR201713643A2 (tr) |
| WO (1) | WO2019054971A2 (tr) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114920966B (zh) * | 2022-06-20 | 2023-06-20 | 湖北工业大学 | 一种组织粘接抑菌性水凝胶膜及其制备方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005034852A2 (en) * | 2003-08-26 | 2005-04-21 | Gel-Del Technologies, Inc. | Protein biomaterials and biocoacervates and methods of making and using thereof |
| US7704714B2 (en) * | 2004-07-26 | 2010-04-27 | Agency For Science, Technology & Research | Encapsulation of cells in biologic compatible scaffolds by coacervation of charged polymers |
-
2017
- 2017-09-15 TR TR2017/13643A patent/TR201713643A2/tr unknown
-
2018
- 2018-09-14 WO PCT/TR2018/050489 patent/WO2019054971A2/en not_active Ceased
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2019054971A2 (en) | 2019-03-21 |
| WO2019054971A3 (en) | 2019-06-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zandi et al. | Nanoengineered shear-thinning and bioprintable hydrogel as a versatile platform for biomedical applications | |
| Dong et al. | Facile extrusion 3D printing of gelatine methacrylate/Laponite nanocomposite hydrogel with high concentration nanoclay for bone tissue regeneration | |
| Kim et al. | Enhanced rheological behaviors of alginate hydrogels with carrageenan for extrusion-based bioprinting | |
| Tam et al. | Biocompatibility and physicochemical characteristics of alginate–polycation microcapsules | |
| Tam et al. | Factors influencing alginate gel biocompatibility | |
| Zhu et al. | High-strength films consisted of oriented chitosan nanofibers for guiding cell growth | |
| Bhujbal et al. | Factors influencing the mechanical stability of alginate beads applicable for immunoisolation of mammalian cells | |
| Thorson et al. | Bijel-templated implantable biomaterials for enhancing tissue integration and vascularization | |
| Zhou et al. | Establishment of a physical model for solute diffusion in hydrogel: understanding the diffusion of proteins in poly (sulfobetaine methacrylate) hydrogel | |
| Sereni et al. | Dynamic structuration of physical chitosan hydrogels | |
| Xie et al. | Water-in-water Pickering emulsion stabilized by cellulose nanocrystals as space-confined encapsulating systems: From establishment to stability | |
| Cao et al. | Enhanced mechanical properties of hydroxybutyl chitosan hydrogel through anchoring interface effects of diatom biosilica | |
| Amirian et al. | Examination of In vitro and In vivo biocompatibility of alginate-hyaluronic acid microbeads As a promising method in cell delivery for kidney regeneration | |
| Mendes et al. | Fabrication of phospholipid–xanthan microcapsules by combining microfluidics with self-assembly | |
| Litowczenko et al. | Synthesis, characterization and in vitro cytotoxicity studies of poly-N-isopropyl acrylamide gel nanoparticles and films | |
| Goodarzi et al. | Alginate-based hydrogel containing taurine-loaded chitosan nanoparticles in biomedical application | |
| WO2020208553A1 (en) | Method for distribution of active factors in an artificial tissue, products and uses thereof | |
| Wei et al. | Degradation controllable biomaterials constructed from lysozyme-loaded Ca-alginate microparticle/chitosan composites | |
| Rajamanickam et al. | Soft and elastic hollow microcapsules embedded silicone elastomer films with enhanced water uptake and permeability for mechanical stimuli responsive drug delivery applications | |
| Stempfle et al. | Anomalous diffusion in thermoresponsive polymer–clay composite hydrogels probed by wide-field fluorescence microscopy | |
| Yamazaki et al. | Analysis of the aggregation mechanism of chondroitin sulfate/chitosan particles and fabrication of hydrogel cell scaffolds | |
| US12448407B2 (en) | Medium additive for suspension culture, medium composition and culture method | |
| Jiang et al. | Multi-species colloidosomes by surface-modified lactic acid bacteria with enhanced aggregation properties | |
| Friess et al. | Phagocytosis of spherical and ellipsoidal micronetwork colloids from crosslinked poly (ε-caprolactone) | |
| US11498042B2 (en) | Method for the production of microgel building blocks from pollen |