Proje Özeti:

Kemik, kendini yenileyebilen bir doku olmasına karşın özellikle çok parçalı deformasyonlar ve büyük defektlerde rejenerasyon kapasitesi yetersiz kalabilmektedir. Bu gibi durumlarda özellikle kemiğin yapısal özellikleri göz önüne alınarak mekanik desteğin de sağlanması için mekanik mukavemeti yüksek bir doku iskelesi kullanımı gereksinimi söz konusu olmaktadır [1]. Mekanik mukavemet dendiğinde akla ilk gelen metalik malzemeler bu amaçla kullanıldığında biyoinertlik göstererek doku gelişimini destekleyememekte ve koroze olabilmeleri sebebiyle de negatif doku yanıtı oluşturabilmektedir. Alternatif olarak, kemik doku gibi mineralize olan seramik malzemeler kırılgandır ve gerekli mukavemet sağlanamaz. Bu sebeple günümüzde özellikle polimerlere ve bileşenlerine kıyasla önemli derecede olumlu özellikler gösterdiği bilinen kompozit malzemelere yönelinmiştir.

Doku mühendisliği yaklaşımında geçici doku iskelesi osteoblastların yönlendirilmesi ve yeni kemik oluşumunun istenen şekilde desteklenmesinde önemli bir rol oynar. Sonuçta yeni oluşturulan kemik ile yer değişecek, yeterli mekanik mukavemete, optimize edilmiş mimariye ve doku gelişimine uygun bozunma oranına sahip olan biyobozunur bir matris en çok istenen durumdur [2].

Kemik dokusu mühendisliği için iskele malzemeleri aynı zamanda osteokondüktif olmalıdır, böylece osteoprogenitör hücreler iskeleye tutunabilir, farklılaşabilir, bölünebilir ve nihayetinde yeni kemik oluşturabilmelidir [3]. Bu kapsamda doğal kemik matriksinde bulunan bir seramik olan Hidroksiapatit osteokondüktif özellikleriyle öne çıkmaktadır.

Çalışmamızda, kırılganlığı sebebiyle tek başına kemik doku mühendisliğinde kullanılması mümkün olmayan Hidroksiapatit (HA), kemik doku mühendisliğinde halihazırda kullanılmakta olan PLA (Polilaktikasit) ve elastikiyeti ve şekil hafızası özelliği ile bilinen PGS (Poligliserosebakat) ile harmanlanarak hem biyouyumluluğu yüksek hem de osteokondüktif özelliklere sahip, hastaya özel olarak kemik defektine uygun üç boyutlu basım yönetmiyle üretilebilen bir kompozit malzeme geliştirmeyi amaçlamaktayız.

Enerji ve zaman tasarrufu açısından üretim metodu oldukça meşakkatli ve pahalı olan PGS’i literatürde yeni bir metot olan mikrodalga fırında üretme ile daha ucuz ve kısa zamanda elde etmeyi planlamaktayız. PLA ve HA ile üretmiş olduğumuz PGS’i ekstrüderde harmanlayıp üç boyutlu basımı gerçekleştikten sonra kürleme işlemine de tabi tutup çapraz bağların yoğunlaşması ile mukavemetini arttıracağız.

Bu çalışma sonucunda biyouyumluluğu ve mukavemeti yüksek, osteokondüktif özelliklere sahip bir kompozit malzeme kullanarak ortopedik cerrahi operasyonlarda kullanılacak defekte tam olarak uygun bir destek malzeme üretmeye olanak kılan 3B yazıcı ile şekil vermiş olacağız.