Akademik Veri Yönetim Sistemi
TÜBİTAK Projesi, 2018 - 2021
Ağız ve çeneler bölgesinde kemiğin kendini rejenere etme yeteneğinin yetersiz kaldığı geniş rekonstrüksiyon gerektiren defektlerin onarılması için yapılacak cerrahi uygulamalarda, kemiğin kalite ve hacminin yetersiz olduğu dişsiz çenelere implant yerleştirilmesi sırasında veya öncesinde, yeterli kemik yüksekliği ve hacmi elde etmek için yapılması gereken kret ogmentasyonu ve maksiler sinüs taban yükseltilmesi gibi işlemlerde kemik defektlerinin/kayıplarının hızla ve eski yapısına uygun olarak onarılmasını desteklemek amacıyla cerrahi tedavi tekniklerini destekleyecek yeni biyomateryal arayışları devam etmektedir. Bu malzemelerin yerli üretimleri sınırlıdır ve yurt dışından temin edilmeleri sebebiyle ülkemiz ekonomisine yük getirmektedirler.
Bu amaçlarla kullanılacak ideal bir materyalin; canlı doku ile uyumlu olması, toksik olmaması, hücre gelişimi için uygun yüzey topografyasına sahip olması, biyobozunabilir olması ve bozunma ürünlerinin toksik olmaması istenmektedir. Bu materyalin ayrıca kemik hücresi proliferasyonu ve farklılaşmasını uyarıcı, gelişecek oksidatif stresin yol açtığı hücre ölümlerini engelleyebilen ve oluşabilecek herhangi bir enfeksiyonun da önüne geçebilecek aktif maddeler barındıran ve/veya aktif maddeyi kontrollü olarak salabilen özellikte olması da son derece önemlidir.
Önerilen bu projenin temel amacı; ağız ve çeneler bölgesindeki kemik defektlerinin/kayıplarının hızla ve eski yapısına uygun olarak onarılması amacıyla bu proje ekibi tarafından bu projede kullanılmak üzere tasarlanmış, kemik dokusu için arzu edilen özelliklere sahip ve biyouyumlu, osseointegrasyonu artırıcı özellikler kazandırılmış, kemik gelişimini uyarıcı, biyobozunabilen ve bozunma ürünleri toksik olmayan, özellikle ağız ve çeneler bölgesinde kullanıma uygun mekanik özelliklere sahip, süngerimsi yapıda, antioksidan, antimikrobiyal ve antibiyofilm karaktere sahip, üretimi ekonomik yeni bir biyoaktif kompozit üretmek, karakterize etmek ve kullanım potansiyelini belirlemektir.
Bu beklentiler ışığında sunulan bu projede hedef; kemik iyileşmesini hızlandırmak ve kemik hasarlarını rekonstrükte etmek suretiyle kemik kayıplarının neden olduğu fonksiyonel ve estetik sorunlara çözüm üretebilecek, üretim maliyeti düşük, üretim süreci tamamen çevre dostu, antimikrobiyal özellikli, yerli ve yeni bir biyomateryalin üretilmesidir. Bu amaçlarla üretilecek yeni biyomateryal için sert doku yapısına uyum sağlama potansiyeli yüksek, doğal kemiğe benzerliği, dayanıklılığı ve biyobozunabilirlik gibi özellikleri bilinen, toksik ve karsinojenik olmadığı daha önceki çalışmalarla belirlenmiş olan polihidroksibütirat (PHB) ana polimerik malzeme olarak kullanılacaktır.
Proje ekibi tarafından yapılan önceki çalışmalarda, doku iskelesinde kullanılacak olan PHB bakteriyel bir kaynaktan prototip olarak laboratuvar ölçeğinde üretilmiş ve karakterize edilmiştir. Dondurarak-kurutma yöntemi ile PHB süngerimsi doku iskeleleri üretilmiş, fiziksel karakterizasyonu makroskobik olarak ve taramalı elektron mikroskopisi (SEM) fotoğrafları ile yapılmıştır. Ön çalışmalarda üretilmiş olan PHB süngerimsi doku iskelelerinin osseointegrasyonunu artırmak için kemiğin ve dişin yapısında da doğal olarak bulunan trikalsiyum fosfat (TCP) ticari olarak temin edilecek ve katkı malzemesi olarak kullanılacaktır. Hazırlanacak olan PHB-TCP süngerimsi doku iskeleleri çalışmada temel matriksi oluşturacaktır.
Biyolojik sistemle ve özellikle kemik dokusu ile uyumlu, kemik gelişimine ve onarımına olumlu katkıları olan, kemik farklılaşması ile ilgili genleri stimüle ettiği bilimsel çalışmalarla ortaya konulmuş, antimikrobiyal, antibiyofilm ve antioksidan özelliklere sahip olduğu bilinen bir element olan bor temel matriks içerisine proses sırasında eklenecektir. Borun toksik olmayan dozlarda kontrollü salımı ile kemik rekonstrüksiyonu teşvik edilecektir.
Proje için ön veriler elde etmek amacıyla çeşitli bor bileşiklerinin bazı mikroorganizmalar üzerinde antimikrobiyal aktiviteleri ile antioksidan özelliği araştırılmıştır. Ön çalışmalarda elde edilen ve literatürde konu ile ilgili verilerden yola çıkılarak bu projede kullanılmak üzere sodyum metaborat seçilmiş ve ortalama doz aralıkları belirlenmiştir.
Bununla birlikte, sodyum metaboratın ön çalışmalarda kullanılan mikroorganizmalara ek olarak, ağız patojenlerinden ve oral mikroorganizmalardan Candida tropicalis, Enterococcus faecalis, Streptococcus sobrinus, Porphyromonas gingivalis ve Actinobacillus actinomycetemcomitans üzerinde antimikrobiyal aktivitesi araştırılacaktır. Ayrıca sodyum metaboratın mutajenik ve antimutajenik olup olmadığı tespit edilecektir.
Bu çalışmalarla eş zamanlı olarak proje için yeter miktarda PHB üretilecek, bor katkılı PHB-TCP süngerimsi doku iskelelerinin üretimi ve karakterizasyonu yapılacak, borun kontrollü salımı optimize edilecektir. Borlu doku iskelesinin, dental pulpa mezenkimal kök hücre (DP-MKH) proliferasyonu üzerindeki etkisi, osteojenik farklılaşmayı uyarma potansiyeli, hücreler üzerindeki oksidatif hasar durumu araştırılacak ve DP-MKH’lerin biyomateryal üzerine adezyonu SEM ile görüntülenecektir. Bu biyomateryalin oral mikroorganizmalar üzerindeki antimikrobiyal etkisi, bu materyal yüzeyinde bu mikroorganizmaların biyofilm oluşturma kabiliyetlerinin inhibe edilme durumları incelenecektir. Biyomateryalin yüzeyindeki biyofilm yapısı SEM ile görüntülenecektir. Aynı çalışmalar bor içermeyen PHB-TCP doku iskelesi kullanılarak yapılacak ve elde edilecek veriler karşılaştırılacaktır. İn vitro verilere ilaveten, biyomateryalin deney hayvan modeli olarak tavşanda süngerimsi doku iskelesi olarak kullanımı ile ilgili deneyler yapılacak ve histolojik, immünohistokimyasal, radyolojik incelemeler gerçekleştirilecektir.
Projede ulaşılmak istenen nihai hedef özetle; biyolojik sistemle uyumlu, kontrollü salımı gerçekleştirilecek bor ile kemik gelişimi ve farklılaşması üzerinde etkin, enfeksiyon ve biyofilm oluşum riskini azaltacak ya da tamamen ortadan kaldıracak, hücreler üzerinde oksidatif stresi azaltıcı nitelikte, biyobozunabilen, ağız ve çeneler bölgesinde kullanım için uygun mekanik özelliklere sahip, kemik rezorpsiyonunun olduğu durumlarda güvenle kullanılabilecek, yerli, maliyeti düşük, üretim süreci çevre dostu ve biyoaktif doku iskelesi tabiatında yeni bir biyomateryal üretmektir.
Yapılan literatür taramalarında, oluşturulmuş bir PHB doku iskelesinden bor salımının gerçekleştirildiği bir biyomateryalle ve bu biyomateryalin ağız ve çeneler bölgesindeki kemik kayıplarına yönelik kullanımının değerlendirilmesi ile ilgili herhangi bir çalışma tespit edilememiştir. Ülkemizde zengin rezervleri bulunan borun kemik oluşumunu hızlandırmak amacıyla kullanımına olanak sağlayacak özelliklerinin tespit edilecek olması ve uygulamalarda çok sayıda ve önemli avantajlar sağlayacak olması borun katma değeri yüksek bir ürüne dönüştürülmesi açısından oldukça önemlidir