Elektrospinning Yöntemiyle Üretilmiş Farklı Çaplardaki Yapay Damarların Mekanik Özelliklerinin İncelenmesi

Yıl 2021, , 687 - 693, 30.12.2021

Ahmet Talat İnan , Merve Mine Şeker

https://doi.org/10.7240/jeps.993582

Öz

Bu çalışmada, PLA ve PCL polimeri kullanılarak, geniş malzeme seçenekleri ve üretim parametrelerinde esneklik sunularak damar imalatı yapılmıştır. Farklı kalınlıklarda tasarımı ve imalatı gerçekleştirilmiş olan damarın mekanik özellikleri incelenmiş ve sonuçları değerlendirilmiştir. Dönen farklı çaplardaki (2 mm, 3 mm, 4 mm ve 5 mm) kollektörlerin üzerinde, farklı konsantrasyonlardaki PLA ve PCL polimerleriyle, elektro-eğirme yöntemi kullanılarak morfolojik ve mekanik olarak bir kan damarına benzeyen iskele mimarisi geliştirilmiştir. Bu iskeleler oluşturulurken, spinleme parametreleri (uygulanan voltaj, akış hızı, kollektörün dönüş hızı, uç ile kolektör arası mesafe) değiştirilerek baloncuksuz optimum yüzeye ulaşılması amaçlanmıştır. Elde edilmiş ve optimizasyonu yapılmış boru iskelelerinin, Scanning Electron Microscopy (Taramalı Elektron Mikroskobu)(SEM), Fourier Transform Infrared Spektrofotometre (Fourier Dönüşümü Kızılötesi Spektrofotometresi) (FTIR) ve çekme testi yardımıyla morfolojik, kimyasal ve mekanik özellikleri tespit edilmiş olup, hangi solüsyon konsantrasyonun kullanılması gerektiği belirlenmiştir. Yapılan testler sonucunda %8 PLA ve %10’luk PCL konsantrasyonunun uygun değer olduğu görülmüştür. Ayrıca eğirme parametrelerine baktığımızda her ikisinin de uygun değer çözeltileri için uç ile kolektör arası mesafe 20 cm, uygulanan voltaj 20 kV ve akış hızı için 1,5 ml/h uygun bulunmuştur. Kolektörlerin çaplarına göre dönme hızları ise 2 mm için 70 rpm, 3 mm çap için 60 rpm, 4 ve 5 mm çaplarındaki kolektörler için ise 50 rpm döndürme hızlarının optimum olduğu görülmüştür.

Anahtar Kelimeler

Elektro-Eğirme, Yapay Damar, Doku Mühendisliği, Polimer Bilimi.

Destekleyen Kurum

Marmara Üniversitesi BAPKO

Proje Numarası

ID 6775 numaralı ve FEN-C-YLP-131216-0549 kodlu

Teşekkür

Bu çalışma, ID 6775 numaralı ve FEN-C-YLP-131216-0549 kodlu Marmara Üniversitesi BAPKO Lisansüstü Tez projesi kapsamında desteklenmiştir.

Kaynakça

• [1] Chlupac J, Filova E, Bacakova L. Blood Vessel Replacement: 50 years of Development and Tissue Engineering Paradigms in Vascular Surgery, Physiol Res 2009;58:119-139.
• [2] Shinoka, T., Imai, Y., Ikada, Y. Transplantation of a tissue-engineered pulmonary artery. N Engl J Med 344: 532-533, 2001.
• [3] Bowlin Gary & Sell Scott Creating small diameter bioresorbable vascular grafts through electrospinning, Journal of Materials Chemistry, 2008, 10.1039/b711848a.
• [4] Ong, C. S., Fukunishi, T., Liu, R. H., Nelson, K., Zhang, H., Wieczorek, E., et al. (2017). Bilateral arteriovenous shunts as a method for evaluating tissue engineered vascular grafts in large animal models. Tissue Eng. Part C Methods 23, 728–735.
• [5] Voorhees, A. B., Jr., Jaretzki, A., 3rd, Blakemore, A. H. The .
• [6] Weinberg, C. B., Bell, E. A blood vessel model constructed from collagen and cultured vascular cells. Science 231: 397-400, 1986.
• [7] Shinoka, T., Shum-Tim, D., Ma, P. X., et al. Creation of viable pulmonary artery autografts through tissue engineering. J Thorac Cardiovasc Surg 115: 536-545; discussion 545-536, 1998.
• [8] L'Heureux, N., Paquet, S., Labbe, R., et al. A completely biological tissue- engineered human blood vessel. FASEB J 12: 47-56, 1998.
• [9] Niklason, L. E., Gao, J., Abbott, W. M., et al. Functional arteries grown in vitro. Science 284: 489-493, 1999.
• [10] Shum-Tim, D., Stock, U., Hrkach, J., et al. Tissue engineering of autologous aorta using a new biodegradable polymer. Ann Thorac Surg 68: 2298-2304; discussion 2305,1999.
• [11] L'Heureux, N., McAllister, T. N., de la Fuente, L. M. Tissue-engineered blood vessel for adult arterial revascularization. N Engl J Med 357: 1451-1453, 2007.
• [12] Wise, S. G., Byrom, M. J., Waterhouse, A., Bannon, P. G., Ng, M. K., and Weiss, A. S. (2011). A multilayered synthetic human elastin/polycaprolactone hybrid vascular graft with tailored mechanical properties. Acta Biomater. 7, 295–303. 10.1016/j.actbio.2010.07.022
• [13] G, N., Tan, A., Gundogan, B., Farhatnia, Y., Nayyer, L., Mahdibeiraghdar, S., et al. (2015). Tissue engineering vascular grafts a fortiori: looking back and going forward. Expert Opin. Biol. Ther. 15, 231–244. 10.1517/14712598.2015.980234.
• [14] Horáková Jana, Design of Polycaprolactone Vascular Grafts, 2014, 10.1177/1528083714540701.
• [15] Meechaisue, C., Dubin, R., Supaphol, P., Hoven, V. P., Kohn, J. (2006) Electrospunmat of tyrosine-derived polycarbonate fibers for potential use astissue scaffolding material. 54 Journal of Biomaterial Science, PolymerEdition, 17, 1039–1056.
• [16] Zuo, W., Zhu, M., Yang, W., Yu, H., Chen, Y., Zhang Y. (2005) Experimental study on relationship between jet instability and formation ofbeaded fibers during electrospinning. Polymer Engineering & Science, 45, 704–709.
• [17] Chase, G. G., Reneker, D. H. (2004) Nanofibers in filter media. Fluid/ParticleSeparation Journal, 16, 105–117.
• [18] Zheng, J., Long, Y. Z., Sun, B., Zhang, Z. H., Shao, F., Zhang, H. D., Zhang, Z. M., Huang J. Y. (2012) Polymer nanofibers prepared by low-voltage near-fieldelectrospinning. Chinese Physics B, 21, 048102, 1-6. [20] Thompson ve ark., 2007
• [19] Thompson, C. J., Chase, G. G., Yarin, A. L., Reneker, D. H. (2007) Effects of parameters on nanofiber diameter determined from electrospinning model. Polymer, 48, 6913– 6922.
• [20] Zhang, C. X., Yuan, X. Y., Wu, L. L., Han, Y., Sheng, J. (2005) Study on morphology of electrospun poly(vinyl alcohol) mats. European Polymer Journal, 41, 423–432.
• [21] Tripatanasuwan, S., Zhong, Z. X., Reneker, D. H. (2007) Effect of evaporation andsolidification of the charged jet in electrospinning of poly(ethyleneoxide) aqueous solution. Polymer, 48, 5742–5746.
• [22] Chen, C. C., Chueh, J. Y., Tseng, H., Huang, H. M., Lee, S. Y. (2003) Preparation and characterization of biodegradable PLA polymeric blends. Biomaterials, 24,1167-1173.
• [23] Wei, X. P., Luo, Y. L., Xu, F., Chen, Y. S. (2016) Sensitive conductive polymer composites based on polylactic acid filled with multiwalled carbon nanotubes for chemical vapour sensing. Synthetic. Met, 215, 216-222.
• [24] Elzein, T., Nasser-Eddine, M., Delaite, C., Bistac, S., Dumas, P. (2004) FTIR study of polycaprolactone chain organization at interfaces. Journal of Colloid and Interface Science, 73(2), 381-387. [25] Charles-Harris, M., Koch, M. A., Navarro, M., Lacroix, D., Engel, E., Planell, J. A. A. (2008) A PLA/calcium phosphate degradable composite material for bone tissue engineering: an in vitro study. Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 19(4), 1503-1513.