LL-37 antimikrobiyal peptit ile işlevselleştirilmiş PHB/Kolajen elektroeğrilmiş yara örtüsünün geliştirilmesi

Yanık ve yaraların tedavisinde cilt onarımı önemlidir. Yaralanma sonrasında cilt fonksiyonunu yeniden sağlamak ve yara iyileşmesini kolaylaştırmak için doku mühendisliği kavramı ortaya çıkmaktadır. Bu, biyolojik olarak parçalanabilen ve biyouyumlu malzemelerin sıklıkla doku yenilenmesi için ana iskeleyi oluşturmak üzere kullanıldığı bir alandır. Biyopolimerler, biyoaktivite, tekrar üretilebilirlik, biyoemilebilirlik, biyouyumluluk, biyobozunurluk ve hidrofiliklik gibi mükemmel benzersiz özelliklerinden dolayı biyomalzemelerin üretimi için uygundurlar. Bu tezde, elektroeğirme yöntemiyle LL37 antimikrobiyal peptitle işlevselleştirilmiş PHB/Kolajen yara örtüsü prototipi geliştirildi. PHB/Kolajen yara örtüsü prototipi için Cereibacter sphaeroides’ten ekstrakte edilen polihidroksibütirat (PHB) biyopolimeri, ticari PHB biyopolimeri ve bir diğer doğal biyopolimer olan marin kolajen hekzafloroizopropanol (HFIP) ile çözündürülerek polimer çözeltileri elde edildi. Hazırlanan polimer çözeltileri bakteriyel PHB oranları %0 bakteriyel PHB, %25 bakteriyel PHB ve %50 bakteriyel PHB olacak şekilde farklı oranlarda hazırlandı. Bu polimer çözeltileri, 1.8 mL/saat akış hızı, 18 cm çalışma mesafesi ve 27 kV uygulanan voltaj gibi optimize edilmiş elektroeğirme parametreleri kullanılarak nanofiber formunda elektroeğrildi. Elde edilen nanofiberler Alan Emisyonlu Taramalı Elektron Mikroskobu (FESEM), Termogravimetrik Analiz Cihazı (TGA), X-Işını Difraktometresi (XRD) ve Optik Tensiyometre kullanılarak karakterize edildi. Staphylococcus aureus (ATCC 29213), Escherichia coli (ATCC 25922) üzerinde antibakteriyel aktivite değerlendirmesi, DMEM besiyerinde biyobozunurluk çalışması, L929 fibroblast hücre hattı üzerinde sitotoksisite testleri ve HS2 keratinosit hücre hattı üzerinde yara iyileştirici etkisi araştırıldı. Tasarlanan malzeme özelliklerini in vitro koşullarda değerlendirmek için nanofiber üzerindeki hücrelerin morfolojisi ters ışık mikroskopu ile incelendi. Çalışman sonucunda nanofiberlerin in vitro olarak biyouyumlu olduğu ve toksik bir etkisinin olmadığı gözlemlendi. Geliştirilen nanofiberin test edilen bakterilere karşı antibakteriyel etkinliğinin olduğu ve LL-37 ile işlevselleştirildiğinde yara iyileştirici etkisinin daha fazla olduğu tespit edildi.

Skin repair is essential in the treatment of burns and wounds. After an injury, the concept of tissue engineering emerges to restore skin function and facilitate wound healing. This field often involves the use of biodegradable and biocompatible materials as a primary scaffold for tissue regeneration. Biopolymers are suitable for the production of biomaterials due to their excellent and unique properties such as bioactivity, reproducibility, bioresorbability, biocompatibility, biodegradability, and hydrophilicity. In this thesis, a PHB/Collagen wound dressing prototype functionalized with the antimicrobial peptide LL-37 was developed using the electrospinning method. For the PHB/Collagen wound dressing prototype, polymer solutions were prepared by dissolving polyhydroxybutyrate (PHB) biopolymer extracted from Cereibacter sphaeroides, commercial PHB biopolymer, and another natural biopolymer, marine collagen, in hexafluoroisopropanol (HFIP). The prepared polymer solutions were formulated with varying bacterial PHB ratios: 0% bacterial PHB, 25% bacterial PHB, and 50% bacterial PHB. These polymer solutions were electrospun into nanofiber form using optimized electrospinning parameters, including a flow rate of 1.8 mL/h, a working distance of 18 cm, and an applied voltage of 27 kV. The resulting nanofibers were characterized using Field Emission Scanning Electron Microscopy (FESEM), Thermogravimetric Analysis (TGA), X-Ray Diffractometry (XRD), and an Optical Tensiometer. Antibacterial activity assessments were conducted against Staphylococcus aureus (ATCC 29213) and Escherichia coli (ATCC 25922). Biodegradability studies were carried out in DMEM medium, cytotoxicity tests were performed on the L929 fibroblast cell line, and the wound healing effect was investigated on the HS2 keratinocyte cell line. To evaluate the properties of the designed material under in vitro conditions, the morphology of cells on the nanofiber was examined using an inverted light microscope. As a result of the study, it was observed that the nanofibers were biocompatible in vitro and had no toxic effects. The developed nanofiber showed antibacterial activity against the tested bacteria, and when functionalized with LL-37, it exhibited enhanced wound healing effects.