Biyobozunur polimerlere olan ilgi, plastik atıklarla ilgili artan endişeler ve yenilenemeyen kaynakların kullanımındaki azalma nedeniyle son yıllarda hem akademide hem de endüstrideönem kazanmıştır 1-7. Özellikle, biyouyumlu ve biyobozunur sentetik polimerler, ilaç kontrollü salım8,9, emilebilir sütür iplikleri8,10, biyoproses yoğunlaştırma11 ve doku mühendisliği12 gibi çeşitli biyomedikal uygulama alanlarında yaygındır.
Doku mühendisliği, hastalıklı veya yaralı dokularda normal işlevi geri kazandırabilen ve sürdürebilen cihazların geliştirilmesine odaklanır. Doğal dokuların çoğu, belirli uzamsal hiyerarşilerde farklı hücre türleri ve hücre dışı matrisler (ECM'ler) tarafından oluşturulur. Örneğin, eklem kıkırdağı (AC), kollajen liflerinin ve kollajen bağlayıcı proteinlerin farklı tip ve yönlerine sahip farklı bölgelerden oluşur. Ayrıca, kıkırdak ve kemik önemli ölçüde farklı hiyerarşik yapılar gösterir. Bu bağlamda, her katmanda mühendislik özelliklerine sahip çok katmanlı iskelelerin hazırlanması, bu karmaşık sistemlerin tüm yerel mikro çevrelerini hesaba katarak heterojen dokuların değiştirilmesine izin verebilir13,14.
İskelelerin hücresel/biyolojik ve/veya fiziksel-kimyasal özelliklerine bağlı olarak, doku mühendisliğinin benimsediği ana stratejiler monofazik, bifazik ve trifazik olarak ayrılabilir. Bifazik ve trifazik yaklaşımlar (BTA), çok katmanlı fonksiyonel cihazları hazırlamak için iki veya üç farklı gözenek mimarisi, malzeme veya dolgu maddesi kullanır. Ayrıca, fiziksel özelliklerinde bir gradyan oluşturmak mümkün olduğu sürece, bifazik veya trifazik cihazlar elde etmek için tek bir malzeme kullanılabilir12.
Hücre göçü, morfogenez, inflamasyon, yara iyileşmesi ve tümör metastazında anahtar rol oynar. Hücre hareketi, yüzeyden cihazın çekirdeğine kadar bir kimyasal-fiziksel özellik gradyanının varlığı ile teşvik edilir. Bu nedenle, yukarıda tartışılan gereksinimleri karşılayan biyomateryaller, hücre göçünün incelenmesinde yardımcı olabilir. Hücre göçünü (kemotaksis) tetikleyen kimyasal gradyanlara ek olarak, hücre kültürü substratının mekanik özellikleri de hücre hareketine (mekanotaksis) yol açabilir15.
Çok katmanlı yapı, katmanın spesifik alanını veya yüklenen ilaçların miktarını değiştirerek, polimer matrisi içine dahil edilen spesifik ilaçların ayarlanabilir salınımını da sağlayabilir.
Son on yılda, gözeneklilik veya gözenek boyutu gibi morfolojik özelliklerin ayrık veya sürekli bir gradyanına sahip iskeleler geliştirmek için çeşitli yaklaşımlar sunulmuştur16-31. En son makaleler, aşağıdakileri benimseyerek BTA'nın hazırlanmasına odaklandı: partikül liçi 12,28,32, gaz köpürtme tekniği16, elektroeğirme17-19, katman katman döküm tekniği20, hızlı prototipleme21,22, termal olarak indüklenen faz ayırma (TIPS)22, santrifüj dondurarak kurutma24,25, üçlü periyodik minimal yüzeyler (TPMS)26, dondurarak döküm27-30.
Bu çalışma çerçevesinde, eriyik karıştırma, sıkıştırma kalıplama ve tuz liçini birleştirerek PLA bazlı üç katmanlı gözenekli iskeleler (TLS) elde etmek için hızlı ve basit bir yol sunuyoruz. İskele üretimi için yaygın olarak kullanılan teknolojilerin çoğundan farklı olarak, burada benimsenen strateji, çevre ve canlı hücreler ve dokular için potansiyel olarak tehlikeli olabilecek herhangi bir toksik çözücü gerektirmediği için tamamen çevre dostu olarak kabul edilebilir32. Bu çalışmada, fabrikasyon cihazların hem morfolojik özelliklerinin hem de mekanik davranışlarının analiz edilmesiyle kurulan temel işleme-yapı-özellik ilişkileri, belirli hedef özelliklere sahip çok işlevli kademeli iskelelerin tasarımında gelecekteki ilerlemelere rehberlik etmektedir.