Doku mühendisliği uygulamalarında doğal kemik rejenerasyonu için 3 boyutlu biyobaskı yöntemiyle hidroksiapatit bazlı kitosan/kolajen greft tasarımı ve geliştirilmesi

Abstract

Kemik dokusunun rejenerasyonu ve yeni dokuların mühendisliği, modern tıbbın en kritik araştırma alanlarından biri olarak öne çıkmaktadır. Bu nedenle, bu araştırma alanına dayalı olarak geliştirilen tez, biyobozunur ve doğal olarak biyouyumlu malzemelerden yapılmış yeni kemiklerle yenilikçi biyo-kompozit greftler tasarlamayı ve geliştirmeyi amaçlamaktadır. Çalışma, geleneksel greftleme yöntemlerinden farklı olarak, 3D baskı yardımıyla kişiye özel greft üretimini kazandırmayı hedeflemektedir. Bu çalışmada, greftlerin çevre dokularla entegrasyonunu sağlama çabalarına odaklanmıştır. Malzeme seçimi ve scaffold yapısı hem mekanik hem de biyolojik açıdan optimize edilmiştir. Üretilen kitosan/kolajen bazlı hidroksiapatit greftlerin yüzey morfolojisi, mekanik dayanıklılığı ve biyolojik aktivitesi analizlerle değerlendirilmiştir. Bunun yanı sıra, deneylerimizde biyouyumluluğu hatırı sayılır seviyelerde olan kitosan ve iki yüzü farklı molekül yapısı bulunan kolajen yapılı malzemelerin basımı üzerine yapılan testlerde, alveoler kemik yapısına ve gingiva oluşumu süreçlerinde dental rejenerasyonundaki etkinliği vurgulanmıştır. Bu projenin özgünlüğü, 3D baskı teknolojisi ve nanomalzemeler kullanılarak, hastaların ihtiyaçlarına göre bahsi geçen biyouyumlu malzemelerin, hasta bazlı özelleştirilmiş, tasarlanmış gözenekli yapılı greftlerin üretilebilmesinde yatmaktadır. Bu sayede greftler, vücutta doğal kemik görevini tam anlamıyla yerine getirebilir ve klinik uygulamalarda iyileşme süreci hızlandırılabilir. Sonuç olarak, bu tezde geliştirilen yeni greft malzemeleri ve tasarımlarının kemik rejenerasyonu alanında büyük katkılar sağlayacağı ve gelecekteki tedavi yöntemleri için sağlam bir temel oluşturacağı öngörülmektedir.

Bone tissue regeneration and the engineering of new tissues stand out as one of the most critical research areas in modern medicine. Therefore, the thesis developed based on this research area aims to design and develop innovative bio-composite grafts made from biodegradable and naturally biocompatible materials as new bones. The study aims to introduce patient-specific graft production with the aid of 3D printing, in contrast to traditional grafting methods. This study focuses on efforts to ensure the integration of grafts with surrounding tissues. The material selection and scaffold structure have been optimized both mechanically and biologically. The surface morphology, mechanical strength, and biological activity of the produced chitosan/collagen-based hydroxyapatite grafts were evaluated through analyses. In addition, tests on the printing of chitosan and collagen-based materials with different molecular structures on two sides, which have considerable levels of biocompatibility in our experiments, emphasized their effectiveness in dental regeneration in alveolar bone structure and gingiva formation. The originality of this project lies in the ability to produce patient-based customized, designed porous grafts of the biocompatible materials using 3D printing technology and nanomaterials, according to the needs of patients. In this way, the grafts can fully perform the function of natural bone in the body and accelerate the healing process in clinical applications. In conclusion, it is predicted that the new graft materials and designs developed in this thesis will make significant contributions to the field of bone regeneration and form a solid foundation for future treatment methods.