Grafen oksit (GO) modifiye elektroeğrilmiş poli (ε-kaprolakton) (PCL) nanomalzemeler

Abstract

Çalışmanın amacı, sentetik biyobozunur polimer poli(ε-kaprolakton) (PCL) ve grafen oksit (GO) birleşiminin elektroeğrilmesiyle üç boyutlu, kompozit bir doku iskelesi elde etmektir. Ayrıca, kompozit PCL/GO yapılarının Gly-Arg-Gly-Asp-Ser-Pro (GRGDSP) ve/veya tiyofen (Th) (PCL/GO, PCL/GO-GRGDSP, PCL/GO-Th, PCL/GO-GRGDSP-Th) ile birlikte etkileşimleri incelenmiştir. Toz GO örneklerinin karakterizasyon özellikleri ATR-FTIR ve Raman analizleri ile tayin edilmiştir. Elektroeğrilmiş doku iskelelerinin karakterizasyon özellikleri ise; kalınlık ölçümleri, taramalı elektron mikroskobu (SEM), yüzey temas açısı (CA) ölçümleri, X-ışını fotoelektron spektroskopi (XPS), termogravimetrik analiz (TGA), iletkenlik ölçümleri, PBS şişme ve büzüşme davranış testleri, in vitro degradasyon (bozunma) çalışmaları ve mekanik testleri ile yapılmıştır. Bu analizler sonucunda, bütün doku iskelelerinde eşdağılımlı homojen morfoloji gözlemlenmiştir. GO eklenmesiyle PCL/GO doku iskelelerinde daha iyi hidrofilisite ve yaklaşık 5° temas açısı düşüşü gözlenmiştir. PCL ve GO birleşimi ile elektriksel iletkenlikte artış gözlenmiş ve ölçülen en yüksek değer PCL/GO-GRGDSP-Th (2%) için bulunmuştur (15.06 μS.cm-1). Doku iskelelerinin mekanik performansı ise iyi disperse (dağılmış) olmuş GO'nun PCL matriksine eklenmesiyle artmıştır. Ayrıca, üretilen doku iskelelerinin hücre-materyal etkileşimleri MG-63 hücre hattı kullanılarak; MTT tayini, ALP aktivitesi, Alizarin red boyaması, Floresan ve SEM analizleri ile incelenmiştir. Yapılan hücre kültürü çalışmaları sonucunda, GO'nun ileri düzey özellikleri ve biyolojik arayüzleri sayesinde PCL/GO-GRGDSP-Th (0.5%) doku iskelesi en yüksek biyouyumluluk (saf PCL doku iskelesine kıyasla 1.87 kat daha fazla MTT absorbansı) göstermiştir.The aim of this study was to fabricate 3D, composite tissue scaffolds with synthetic biodegradable polymer poly(ε-caprolactone) (PCL) and graphene oxide (GO) combined together by using electrospinning technique. Additionally, the effect of Gly-Arg-Gly-Asp-Ser-Pro (GRGDSP) and/or thiophene (Th) modified GO on the composite PCL/GO mats (PCL/GO, PCL/GO-GRGDSP, PCL/GO-Th, PCL/GO-GRGDSP-Th) was further studied. Characterizations of the powder GO-based samples were carried out by ATR-FTIR and Raman analyses. Characterizations of the scaffolds were performed by thickness measurements, Scanning Electron Microscopy (SEM), contact angle (CA) measurements, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), thermogravimetric analyses (TGA), electrical conductivity tests, PBS absorption and shrinkage tests, in vitro degradation and mechanical tests. According to SEM micrographs, all of the scaffolds were exhibited bead-free and uniform morphology. Better hydrophilicity and a light CA decrease (~5°) for PCL/GO scaffolds were observed with the addition of GO. The enhanced electrical conductivity was observed with the incorporation of PCL and GO and the highest conductivity value was measured for PCL/GO-GRGDSP-Th (2%) as 15.06 μS.cm-1. Mechanical properties of the scaffolds were improved with the well-dispersion and addition of GO in PCL matrix. Additionally, cell-material interactions were studied with MG-63 osteoblast cell line with MTT assay, ALP activitiy, Alizarin-Red staining, fluorescence and SEM analyses. Cell culture studies showed that PCL/GO-GRGDSP-Th (0.5%) scaffolds exhibited highest biocompatibility performance at least 1.87 fold in MTT absorbance value compared to neat PCL scaffolds due to the advanced properties of GO and the biological interfaces.