Piezoelektrik Yapı İskelesi, Hücreleri Harekete Geçiriyor
Fotoğraf: (A)Piezoelektrik iskelenin görüntüsü. Ölçek çubuğu=2 mm. (B)2000 büyütmede lifli yapı gösteren piezoelektrik iskelenin elektron tarama mikroskobu(SEM) görüntüsü Ölçek çubuğu = 20 mikron
Doku mühendisliği, hücrelerin yeniden büyüyebileceği bir yapı iskelesi sağlayarak vücudun hasarlı veya hastalıklı bölümlerinin yenilenmesini vaat eder. İdeal olarak, iskele materyali, mümkün olduğunca asıl dokunun özelliğini taklit etmelidir. Şu sıralar araştırmacılar, mekanik olarak zarar gördüklerinde elektriksel aktivite üreten piezoelektrik malzemelerden, hasarlı dokunun onarılmasını teşvik etmek için vücudun doğal hareketlerini kullanan yapı iskeleleri oluşturdular. [Damaraju ve arkadaşları, Biomaterials 149 (2017) 51-62].
Washington Üniversitesinden ve Çin’deki Gelişmiş Teknoloji Enstitüleri’nden meslektaşlarına araştırmada öncülük eden New Jersey Teknoloji Enstitüsü’nden Treena Livingston Arinzeh “Kemik ve kıkırdak gibi dokular ve onların hücre dışı matris(ECM) bileşenleri olan, kolajen ve glikozaminoglikanlar, yükleme veya deformasyona maruz kaldıklarında elektriksel davranış sergiledikleri bilinmektedir.” sözleriyle açıklıyor.
Bu bilgiye rağmen, doku mühendisliği için iskele materyalinin tasarımındaki piezoelektriklik büyük ölçüde gözden kaçırılmış. Arinzeh ve çalışma arkadaşları, kök hücrelerin kıkırdak ve kemik hücrelerine farklılaşmasını piezoelektriğin nasıl etkilediğini araştırarak, bu eksikliği gidermek için yola çıktılar.
Arinzeh “İlk kez kök hücre farklılaşmasını ve doku oluşumunu tetikleyebilecek, üç boyutlu piezoelektrik lifli bir yapı iskelesi geliştirdik ve kanıtladık” dedi.
Bu yapı, püskürtülen polimer çözeltisine bir elektrik alanının uygulandığı elektrolif çekim yöntemi kullanılarak piezoelektrik polimer poli(viniliden florür-trifloroetilen) (PVDF-TrFE)’den yapılıyor.
“Geleneksel elektrolif çekme yönteminden farklı bir düzenimiz var bu yüzden geniş üç-boyutlu lifli iskeleler oluşturabiliriz.” şeklinde açıklıyor Arinzeh.
Birkaç mikron çapındaki girift lifler, hücrelere erişim ve dokuların büyümesine izin veren geniş boşluklar tarafından ayrılır. Araştırmacılar, yapı iskelelerinin ısıl işleme(tavlama) tabii tutulduğunda piezoelektrik aktivite seviyesinin arttığını buldu. Yapı iskelesi mekanik olarak deformasyona uğradığında, herhangi bir harici güç kaynağına veya elektroda ihtiyaç duymadan elektriksel aktivite üretilir.
Arinzeh “Bu doğal dokuları veya hücre dışı bileşenleri taklit eden eşsiz bir özelliktir.” diye belirtiyor.”Elektrik stimülasyonunun hem hücre çoğalmasını hem de farklılaşmayı uyardığı gösterildi.”
Gerçekten, bu araştırma gösteriyor ki bir biyoreaktörde bükümlenmiş piezoelektrik PVDF-TrFE iskeleleri, kök hücrelerin kıkırdak hücrelerine farklılaşmasını teşvik eder. Aksine daha güçlü piezoelektrik olarak tavlanmış hücreler kemik hücrelerine farklılaşmayı destekler.
Arinzeh Materials Today’e “Bu, piezoelektrik malzemelerin 3-boyutlu iskele halinde üretilmesinin ve doku mühendisliğinde uygulanabilirliğinin gösterilmesinde bir ilktir.” dedi. “Lifli formdaki PVDF-TrFE yumuşak / esnek mekanik özelliklere sahiptir, bu nedenle çeşitli doku mühendisliği uygulamaları için kullanılabilir.”
O şu an Miami Üniversitesi’yle omurilik onarımı için PVDF-TrFE iskelelerin kliniköncesi çalışmalarını üstlenmektedir.
Kaynak : materialstoday.com
