Küçük Çaplı Damarlar için Biyomimetik bir Uygulama: Aljinat ve Polikapralakton'dan Oluşan Çift Katmanlı Damar Grefti

Abstract

Kardiyovasküler hastalıklar halen dünya genelindeki hastalıkların ve ölümlerin önde gelen nedenlerinden biridir. Kalp damar hastalıklarının en tipik semptomu damar tıkanıklığıdır. Tedavide anjiyoplasti, stent kullanımı ve baypas grefti gibi birçok yöntem mevcuttur. Sentetik greftler geniş çaplı damarların baypasında başarılı bir şekilde kullanılmalarına rağmen, küçük çaplı damarlar için kullanımda erken dönemde tromboz oluşturdukları için başarısız olmaktadırlar. Doku mühendisliği, doğal damarın yapısal mekaniksel özelliklerini taklit etme ve hücre büyümesine olanak vermesinden dolayı kardiyovasküler hastalıklar için ümit verici bir tedavi yöntemidir. Bu çalışmada sıcaklıkla indüklenmiş faz ayrımı ve elektro eğirme fabrikasyon yöntemlerinin beraber kullanımı ile çift katmanlı vasküler doku iskelesinin üretimi hedeflenmiştir. Başlangıçta, yaklaşık olarak 100 μm por çapı ile iç katman olarak porlu aljinat tabakası üretilmiştir. Bu özellikleri ile porlu aljinat tabakası endotel hücre yapışmasına ve çoğalmasına olanak sağlamıştır. Daha sonra, vasküler doku iskelesinin dayanımını artırmak için aljinat iç tabaka, elektro-eğrilmiş polikaprolakton ile kaplanmıştır. Çift katmanlı vasküler doku iskelesinin 2.45 MPa elastik modülü ve 0,18 MPa patlama basıncı ile doğal damarın mekanik özelliklerini taklit edebileceği mekanik test ile gösterilmiştir. Ayrıca pıhtılaşma önleyici özelliği olan heparin doku iskelesine kimyasal olarak bağlanmıştır ve bu şekilde heparinin salım süresi uzatılmıştır. Bununla birlikte çapraz bağlanmış doku iskelesi 6 haftada gösterdiği yaklaşık %21'lik kütle kaybı ile uygun bir degradasyon profili sergilemiştir. Bu degradasyon miktarının, bozunma ile eş zamanlı olarak, doku iskelesine hücrelerin yapışması ile yeni oluşumuna olanak vereceği düşünülmektedir. Tüm bu sonuçlara göre, biyomimetik yaklaşımla hazırlanan malzemelerin sentetik damar grefti olarak kullanım potansiyeli oldukça yüksektir.

Cardiovascular diseases (CVDs) still remain one of the leading causes of morbidity and mortality across the world. A typical symptom of CVDs is the vascular occlusion. There are many strategies for treatment such as angioplasty, stent application and bypass grafting. Although synthetic blood vessels are successfully used in bypassing of the medium (>10 and<6) and large sized (10 mm) vessels, they have high failure problem for the replacement of small diameter ( 6 mm) vessel because of early thrombosis formation. Tissue engineering, mimicking the structural, mechanical and cell growth characteristics of the native vessels is a promising treatment method for CVDs. In this study, it was aimed to fabricate a bilayered vascular scaffold by combining thermally induced phase separation and electrospinning methods. First, alginate porous layer was produced as the inner layer with the average pore diameter of approximately 100 μm to enable endothelial cell attachment and proliferation. Then, the inner layer was covered with electrospun polycaprolactone (PCL) membrane to strength the endurance of vascular graft. The mechanical test showed that the bilayered vascular scaffold has a close mechanical characteristic to native vessels with elastic modulus of 2 .45 1.7 MPa and estimate burst pressure of 0,18 MPa. Also, heparin was chemically immobilized to scaffold to elongate the release time, which can result in reduced thrombosis. In addition, cross-linked scaffold lost 21% of its mass for 6 weeks showed the moderate degradation level that can support the neotisue formation via cell migration to the scaffold, while the scaffold is synergistically degraded. According to the results, the materials prepared by biomimetical approach revealed that they have a great potential to be used as a synthetic vascular graft.