Preparation of novel scaffold systems reinforced with mesoporous silica nanoparticles for BMP-2 delivery and in vitro investigations BMP-2 iletiminde kullanılmak üzere mezoporöz silika nanoparçacıklar ile güçlendirilmiş yenilikçi doku iskelesi sistemlerinin hazırlanması ve in vitro incelenmeleri

ÖZETDoğal hücre dışı matris ortamını taklit edebilen ve biyoaktif maddeleri içeren çok işlevli doku iskelelerinin doku mühendisliği uygulamalarında kullanımı ilgi çekmektedir. Hidrojeller mekanik özellikleri ve biyolojik aktiviteleri biyomalzeme bilimindeki ilerlemeler sayesinde geliştirilebilen umut verici doku iskelesi sınıflarından birisidir. Bu çalışmada, farklı biyomalzemelerin polietilen glikol dimetilakrilat (PEGDMA) hidrojelinin fizikokimyasal ve biyolojik özelliklerine olan etkisi incelenmiştir. Çalışmalar sırasında, hidrojelin mekanik özellikleri yapısına mezoporöz silika nanoparçacıkların entegrasyonu ile modifiye edilmiştir. Hidrojel yapısına eklenen mezoporöz silika nanoparçacıkları iki fazlı tabakalaşma yaklaşımı ile sentezlenmiş ve taramalı electron mikroskobu, dinamik ışık saçılımı ve por boyut analizleri ile karakterize edilmiştir. Buna ek olarak, mezoporöz silika nanoparçacıkları hidrojel yapısında model biyoaktif molekül olarak kullanılmış olan BMP2 peptidinin taşınımı için kullanılmıştır. Doğal dokulara benzer bir ortam oluşturmak için hidrojeller ayrıca hyalüronik asit ile zenginleştirilmiştir. PEGDMA kompozit hidrojellerinin mekanik özellikleri basma testi ve su tutma kapasitesi analizi ile incelenmiştir.ABSTRACTMultifunctional scaffolds capable of mimicking native extracellular matrix environment and presenting bioactive molecules are attractive for tissue engineering applications. Hydrogels are one of the promising classes of scaffolds of which the mechanical property and biological activity can be improved with the advancements in the biomaterial science. In this study, the impact of the different biomaterials on the physicochemical and biological properties of polyethylene glycol dimethacrylate (PEGDMA) hydrogels were investigated. During studies, the mechanical properties of the hydrogels were tuned with the integration of the mesoporous silica nanoparticles. Mesoporous silica nanoparticles to be incorporated into hydrogels were synthesized by water-oil biphase stratification approach and characterized by scanning electron microscopy, dynamic light scattering and nitrogen sorption analyses. Moreover, mesoporous silica nanoparticles were utilized as reservoirs for the delivery of BMP2-derived peptide as a bioactive molecule in hydrogel structure. To construct an environment similar to native tissues, hydrogels were mixed with the hyaluronic acid derivative. After the fabrication of PEGDMA composite hydrogels, mechanical properties were investigated by compression test and swelling studies.