Kemik Doku Mühendisliği için Aloe Vera Takviyeli Hidrojel Bazlı PVA-PBAT İskeletinin Sentezi, Karakterizasyonu ve Doku Kültürü Uygulaması

Abstract

Doğal ve sentetik polimerleri birleştiren kompozit iskeleler, sinerjik özellikleri ve hasarlı dokuları onarmak için gelişmiş işlevsellik sunmaları nedeniyle doku mühendisliğinde önemli ilgi görmüştür. Bu çalışma, gelişmiş kemik rejenerasyonu için aloe vera'yı PBAT-PVA iskelelerine entegre ederek yeni bir yaklaşım sunmaktadır. Bu çalışmada, farklı aloe vera konsantrasyonlarıyla karıştırılmış poli(bütilen adipat-ko-tereftalat) (PBAT) ve poli(vinil alkol) (PVA)'dan oluşan hidrojel iskeleler, kemik doku mühendisliği uygulamaları için dondurarak kurutma tekniği kullanılarak üretilmiştir. İskeleler, fonksiyonel grup etkileşimlerini doğrulamak için Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), yüzey morfolojisi ve gözenekliliğini değerlendirmek için taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve termal kararlılığı ve bozunma davranışını değerlendirmek için termogravimetrik analiz (TGA) kullanılarak kapsamlı bir şekilde karakterize edilmiştir. Ek olarak, mekanik özellikler basma testi ile analiz edilirken, şişme oranı ölçümleri iskelelerin su emme kapasitesini değerlendirmiştir. İskelelere aloe veranın dahil edilmesi, gelişmiş biyolojik parçalanabilirlik, artan gözeneklilik ve iyileştirilmiş biyolojik uyumluluk gibi özelliklerini önemli ölçüde iyileştirdi; bunların hepsi yeni doku rejenerasyonunu desteklemek için kritik öneme sahiptir. MC3T3-E1 pre-osteoblastik hücre hatlarını kullanan bir hücre kültürü çalışması, iskelelerde mükemmel hücre çoğalması ve yapışması gösterdi ve bu da kemik rejeneratif potansiyellerini göstermektedir. Bu bulgular, aloe vera karışımlı PBAT-PVA iskelelerinin, doku oluşumuyla senkronize olarak parçalanırken kemik rejenerasyonunu destekleyebilen, kemik doku mühendisliği için umut verici adaylar olduğunu göstermektedir. Bu çalışma, bu iskelelerin klinik uygulamalarda kemik onarımını ve rejenerasyonunu hızlandırmak için etkili biyoimplantlar olarak potansiyelini vurgulamaktadır.

Composite scaffolds combining natural and synthetic polymers have garnered significant attention in tissue engineering due to their synergistic properties, offering enhanced functionality for repairing damaged tissues. This study introduces a novel approach by integrating aloe vera into PBAT-PVA scaffolds for enhanced bone regeneration. In this study, hydrogel scaffolds composed of poly(butylene adipate-co-terephthalate) (PBAT) and poly(vinyl alcohol) (PVA), blended with different concentrations of aloe vera, were fabricated using the freeze-drying technique for bone tissue engineering applications. The scaffolds were thoroughly characterized using Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) to confirm functional group interactions, scanning electron microscopy (SEM) to assess surface morphology and porosity, and thermogravimetric analysis (TGA) to evaluate thermal stability and degradation behavior. Additionally, mechanical properties were analyzed through compression testing, while swelling ratio measurements assessed the scaffolds' water absorption capacity. The incorporation of aloe vera into the scaffolds significantly improved their properties, including enhanced biodegradability, increased porosity, and improved biological compatibility, all of which are critical for supporting new tissue regeneration. A cell culture study utilizing MC3T3-E1 pre-osteoblastic cell lines demonstrated excellent cell proliferation and adhesion on the scaffolds, indicating their bone-regenerative potential. These findings suggest that aloe vera–blended PBAT-PVA scaffolds are promising candidates for bone tissue engineering, capable of supporting bone regeneration while degrading in sync with tissue formation. This study highlights the potential of these scaffolds as effective bioimplants for accelerating bone repair and regeneration in clinical applications.