Sinir Doku Mühendisliği için Karbon Nanotüp Membran Kullanımının Araştırılması

Abstract

Hücre malzeme etkileşimini ya da nörorejenerasyonu, elektriksel, kimyasal ve topografik faktörlerin kontrolü sayesinde arttırma potansiyeli bulunan biyomalzeler sinir doku mühendisliğinde ideal substratlar olarak değerlendirilmektedir. Anotlanmış aluminum oksit (AAO) membranlar, nanogözenekli doğaları gereği, topografik ve kimyasal etkileşim için kontrol ögelerini barındırmaktadır. Bundan dolayı bu gözenekli malzeme sınıfı özellikle kemik doku çalışmalarında sıklıkla kullanılmaktadır. Sinir doku mühendisliğinde bu membranların kullanımı ise kısıtlı seviyededir ve bu çalışmalar yüzey topografisinin nöral davranışa etkisi üzerinde yoğunlaşmaktadır. Projemiz kapsamında ilk defa topografik ögelere ek olarak kimyasal ve elektriksel faktörler AAO membranlar üzerinde sinir hücre davranışını kontrol etme amaçlı olarak kullanılmıştır. Bu bağlamda ilkin 100 ve 300 nm homojen por çapına sahip AAO filmler farklı elekrolitlerde üretilip parafilm koruma tabakası kullanılarak metalik Al ortamdan uzaklaştırılmış ve bu sayede yaklaşık 50 cm2`lik alanlarda serbest AAO membranlar elde edilmiştir. Bu substratlar, ardından ince bir C tabaka ile kaplanarak iletken özellikte karbon nanotüp membranlar (CNM) oluşturulmuştur. CNMler SEM, AFM, EDX, XPS ve I-V ölçümleri ile morfolojik, elektriksel ve kimyasal olarak ayrıntılı şekilde karakterize edilmiş ve hücre deneylerine geçilmiştir. Hücre çalışmaları PC12 hücreleriyle yapılmıştır ve elde edilen canlılık ve tutunum verileri 100 ve 300 nm gözenekli AAO örneklerin aynı por ebatlarına sahip CNMler?e göre hücreler için daha uygun olduğunu göstermektedir. Substratın kimyasal yapısının hücre davranışları üzerindeki bu etkisine ek olarak yüzeylerin nanogözenekli topografisinin de etkin olduğu, gözeneksiz alumina yüzeylerde ya da düz TCPS substratlarda AAO malzemelere göre gözlemlenen zayıf hücre tutunum verileriyle de desteklenmiştir. Nörit uzaması ve hücre başına düşen nörit sayıları kıyaslandığında ise elektrik uygulanan (E+) 100 nm ve 300 nm CNMler?de üstün sonuçlara ulaşılmış ve elektriksel faktörlerin bu bağlamda etkili olduğu görülmüştür. Bu sonuçlardan sonra standart prosedürde en iyi hücre tutunumu sağlayan 100 nm-AAO ile en iyi nörit uzatımı sağlayan elektrik uyarımlı 100 nm-CNM, NGF ile katkılandırılmıştır. NGF katkılı 100 nm-AAO, NGF katkılı 100-nm CNM-E+ ve standart 100 nm-CNM-E+ örnekleri içerisinden NGF katkılı 100 nm-AAO, en çok hücre tutunumu sağlamasına ek olarak, standart prosedürle en iyi nörit uzatımı gerçekleştiren 100 nm-CNM- E+ seviyesinde nörit uzatımına olanak vermiştir. Doğal topografik ve kimyasal yapısıyla hücreler için uygun yapıda olan bu nanogözenekli substratın, NGF ile katkılandırıldığında, üstün nörit oluşumuna da fırsat verebilecek ve bu yüzden nöral implant ve sinir kayıt elektrotları için potansiyel uygulamaları olabilecek bir nanomalzeme olduğu düşünülmektedir.