REPOZITORIJ > REZULTATI

Povzetek

Tkivni inženiring je interdisciplinarna veda, ki združuje medicino, biologijo, uporabo različnih materialov, inženiring in druga področja. Njegov cilj je spodbuditi regeneracijo tkiv pri pacientih, ki jim tkivo manjka ali pa imajo poškodovano tkivo. Tkivni inženiring vključuje zdravljenje s pomočjo matičnih celic, celičnih ogrodij in rastnih faktorjev.
Celična ogrodja morajo zagotavljati ustrezno okolje za rast matičnih celic in novega tkiva, spodbujati njegovo rast ter se čez določeno obdobje razgraditi. Celično ogrodje mora imeti porozno strukturo, v kateri lahko matične celice rastejo in skozi katero se lahko pretaka telesna tekočina, ki je potrebna za njihovo preživetje, razmnoževanje in diferenciacijo. Sčasoma, ko novo tkivo preraste celično ogrodje, se mora to razgraditi, da omogoči popolno regeneracijo tkiva. Poleg naštetega mora imeti celično ogrodje tudi ustrezne mehanske lastnosti.
Po pripravi in med regeneracijo tkiva morajo biti mehanske lastnosti celičnih ogrodij podobne lastnostim tkiva, ki ga nadomeščajo. Človeška tkiva in organi imajo kompleksne viskoelastične lastnosti zaradi visoke vsebnosti vode in beljakovin, zato so hidrogeli ena najobetavnejših skupin materialov, saj vsebujejo več kot 90 % vode, vezane v polimerni mreži.
V tem doktorskem delu smo preučili viskoelastične lastnosti izbranih potencialnih materialov za celična ogrodja. Uporabili smo kompozitne vzorce gelanskega gumija (GG) z delci bioaktivnega stekla (BAG), ki spodbujajo bioaktivnost. Viskoelastične lastnosti vzorcev smo izmerili s petimi različnimi tehnikami. Reometrija in dinamična mehanska analiza (DMA) sta se izkazali za najprimernejši metodi, saj omogočata merjenje viskoelastičnega odziva vzorcev pri različnih fiziološko relevantnih frekvencah. Enoosni tlačni preizkus se je izkazal za ustrezno metodo določanja elastičnega modula, vendar ne omogoča določitve frekvenčnega odziva in disipativnih lastnosti. Indentacija in akustična metoda sta se izkazali za neprimerni za meritve hidrogelnih kompozitov.
Mehanske lastnosti vzorcev smo merili tudi med inkubacijo v simulirani telesni tekočini (SBF). Pričakovali smo, da se bodo vzorci v enem mesecu razgradili, vendar so se v testnem okolju izkazali za preveč stabilne in se niso razgradili. Opazili pa smo tvorbo hidroksiapatita, ki predstavlja glavno mineralno fazo kostnega tkiva. Viskoelastične lastnosti vzorcev so se med inkubacijo v SBF povečale.
Preverili smo, ali je mogoče porozna celična ogrodja iz GG izdelati s 3D-tiskanjem. To bi omogočilo hitro prilagajanje celičnih ogrodij oziroma implantatov posameznim pacientom, kar je eden od ciljev tkivnega inženiringa. Potencial gelanskega gumija za 3D-tiskanje smo prepoznali pri meritvah z reometrom, s katerimi smo določili območje geliranja materiala med ohlajanjem. Konvencionalni 3D-tiskalnik smo prilagodili za tiskanje temperaturno aktivnih hidrogelov in z njim natisnili nekaj preprostejših modelov.