3-Boyutlu biyoyazıcılar için elektrik iletken biyomürekkep geliştirilmesi

Abstract

Bu tez çalışmasında, litografi tabanlı üç boyutlu yazıcılarla uyumlu, elektrik iletken ve biyouyumlu bir biyomürekkep geliştirilmiştir. Ticari bir LCD tabanlı yazıcı modifiye edilerek doku iskelesi üretimine uygun hâle getirilmiştir. JelMA, bazik ortamda metakrilatlanarak yüksek dönüşüm oranı elde edilmiş ve H-NMR ile FT-IR analizleri sonucunda hem fotoreaktiflik kazandırıldığı hem de jelatin yapısının korunduğu doğrulanmıştır. Baskı parametrelerinin optimizasyonu sürecinde %10 JelMA ve %0.5 LAP içeren karışımın, 20 saniyelik katman kürleme süresiyle en uygun baskı koşullarını sağladığı belirlenmiştir. PEDOT:PSS oranındaki artış, baskı parçalarında çekme ve gözenek küçülmesine neden olmuştur. Mekanik testler, PEDOT:PSS artışıyla birlikte basma dayanımının azaldığını göstermiş, ancak literatürde benzer üretim yöntemi ve metakrilasyon derecesine sahip çalışmaların sınırlı olması nedeniyle sağlıklı bir karşılaştırma yapılamamıştır. Biyouyumluluk analizlerinde MTT testleri, PEDOT:PSS katkısının biyouyumluluğu artırdığını ve LAP kaynaklı sitotoksisiteyi azalttığını ortaya koymuştur. Hücre kültürü deneylerinde özellikle 3P numunesinde yedinci günün sonunda en yüksek hücre proliferasyonu ve düşük hücre ölümü gözlenmiştir. Buna karşın, yüksek metakrilasyon derecesine sahip saf JelMA, hücreler tarafından daha sentetik algılanarak sitotoksisiteye yol açmıştır. Geliştirilen PEDOT:PSS katkılı JelMA biyomürekkep, yüksek çözünürlüklü baskı yapılabilmesi, elektriksel iletkenlik, fotoreaktiflik ve biyouyumluluk özellikleriyle öne çıkmaktadır. Bu biyomürekkep, özellikle nöral ve kardiyak doku mühendisliği, biyoelektronik platformlar ve elektriksel stimülasyona duyarlı hücre kültürü modelleri için umut vadeden bir aday olarak değerlendirilmektedir.In this thesis study, an electrically conductive and biocompatible bioink compatible with lithography-based three-dimensional printers was developed. A commercial LCD-based printer was modified and rendered suitable for scaffold fabrication. GelMA was methacrylated under basic conditions to achieve a high degree of conversion, and H-NMR and FT-IR analyses confirmed that photoreactivity was successfully introduced while the gelatin structure was preserved. During the optimization of printing parameters, it was determined that the mixture containing 10% GelMA and 0.5% LAP provided the most suitable printing conditions with a layer curing time of 20 seconds. Increasing the ratio of PEDOT:PSS caused shrinkage in the printed parts and a reduction in pore size. Mechanical tests showed that the compressive strength decreased with increasing PEDOT:PSS content; however, due to the limited number of studies in the literature with comparable production methods and methacrylation degrees, a reliable comparison could not be made. In biocompatibility analyses, MTT assays revealed that the addition of PEDOT:PSS enhanced biocompatibility and reduced LAP-induced cytotoxicity. In cell culture experiments, the 3P sample exhibited the highest cell proliferation and lowest cell death on the seventh day. In contrast, GelMA with a high degree of methacrylation was perceived more synthetically by the cells, resulting in cytotoxic effects. The developed PEDOT:PSS-reinforced GelMA bioink stands out with its high-resolution printability, electrical conductivity, photoreactivity, and biocompatibility. This bioink is considered a promising candidate particularly for neural and cardiac tissue engineering, bioelectronic platforms, and cell culture models responsive to electrical stimulation.