DONDURARAK KURUTMA YÖNTEMİ ÎLE SAKLANAN GREFTLERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE RADYASYONLA STERİLİZASYONUN ETKİLERİ

TR0400004 T.C. İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ SAĞLIK BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ BİYOFİZİK ANABİLİM DALI DANIŞMAN Dç. Dr. SELMİN TOPLAN / M \ S - T DONDURARAK KURUTMA YÖNTEMİ ÎLE SAKLANAN GREFTLERİN MEKANİK ÖZELLİKLERİ ÜZERİNE RADYASYONLA STERİLİZASYONUN ETKİLERİ YÜKSEK LİSANS TEZİ Biylg TÜRKAN ÖZKARA İSTANBUL - 2003

İÇİNDEKİLER Sayfa GİRİŞ VE AMAÇ l GENEL BİLGİLER 2 1. DOKU BANKASI 3 2. KEMİK YAPISI VE ÖZELLİKLERİ 5 3. DONDURARAK KURUTMA 15 4. STERİLİZASYON 22 GEREÇ VE YÖNTEM 34 BULGULAR 40 TARTIŞMA 60 ÖZET 67 SUMMARY 69 KAYNAKLAR 71 ÖZGEÇMİŞ 75 TEŞEKKÜR 76

GİRİŞ VE AMAÇ Dku Bankaları, dnör seçim kriterine uyan dönerlerden, dkuların alınması, işlenmesi, sterilizasynu ve dağıtımı ile İlgili faaliyetleri yürütmektedir. Bu merkezlerin amacı sağlık bakım üniteleri için radyasynla sterilize edilmiş dku greftleri hazırlamaktır. Dku bankasında hazırlanan allgreöler rtpedik ve reknstrüktif cerrahi ile yanık tedavisinde kullanılmaktadır. ÇNAEM dku bankasında amnin ve kemik greftleri hazırlanabilmektedir. Kemik allgreftleri kalça eklemlerinin yetersiz kaldığı durumlarda femral desteğin sağlanması, selim kemik kistlerinin etrafinın dldurulması, disk hastalığı veya murga bzukluğu lan hastalarda murların kaymamasının sağlanması, üst çeneye ve yüze ait bşlukların yeniden yapılandırılması ve alınan kemik tümörü bşluğunun dldurulmasında kullanılmaktadır. Hazırlanan greftlerin kullanılıncaya kadar krunması ve deplanmasında çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Çalışmamızda kemik greftlerinin krunmasında dndurarak kurutma yöntemini ve sterilizasyn için gamma radyasynu ile sterilizasyn yöntemim uygulamayı amaçladık. Bu güne kadar yapılan çalışmalarda gamma radyasynunun kemiğin mekanik özellikleri üzerine etkileri araştırılmaktadır. HIV inaktivasymı için gerekli dz henüz açık değildir. 15 kgy ve üzeri dzların virüsleri etkisiz hale getirdiği söylenmektedir. Genellikle dku bankalarında 30±5 kgy dz uygulayarak sterilizasyn yapılmaktadır. Çalışmamızda kemik greftlerini farklı dzlarda gamma radyasynu ile ışınlayarak sterilize etmeyi ve gamma radyasynunun kemiğin mekanik özellikleri üzerine etkisini saptamayı amaçladık. Bu amaçla farklı dzlarda ışınlanmış kemiğin, dza bağlı larak biymekanik özelliklerindeki değişiklikleri saptamak için farklı mekanik testler uyguladık Sterilizasyn işleminde kemiklere zarar vermeyecek ve dğal yapısını kruyacak en uygun radyasyn dzunu saptamaya çalıştık.

GENEL BİLGİLER 1. DOKU BANKASI 1.1 Dku Bankasının Tarihi Biyljik dku grefti kullanımının 5. Yüzyılda başladığı bilinmektedir. Bununla birlikte mdern larak dku greftlerinin uygulaması 19. Yüzyılda başlamıştır. İlk dku Bankası Rudlph Klen tarafindan 1952 yılında Çek Cumhuriyetinde Hradec Kralve Fakülte hastanesinde kurulmuştur (34). Bundan snra Avrupa ve Amerika'da dku bankaları yayılmıştır. 1.2 Dku Bankasının Amacı Dku bankacılığı insan hücreleri ve dkularının tıbbi amaçlı kullanımı için dnörlerin tıbbi özgeçmişlerinin incelenmesi, canlı dnör ve kadavradan dku alımı, saklanması, işlenmesi, sterilizasynu, dağıtımı v.b. faaliyetleri içerir. Dku bankacılığı ile ilgili tüm aktivitelerin yürütüldüğü yerler dku bankaları, bazı faaliyetlerin yürütüldüğü yerler ise dku tesisleridir. Tüm dku bankalarında uygulanan genel standartlar dnör seçimi, dnörden dku alımı, bu dkuların işlenmesi, saklanması ve dağıtımını kapsar. Her dku bankasının bu genel standartları içeren kendine özgü standartları ve teknik el kitabı lması gerekir (48). Bu standartlar, ulusal dku nakli ile ilgili standartlarla birlikte yürürlüğe knulur. 1.3 Atm Enerji Kurumları ile Dku Bankasının İlişkisi Uluslararası Atm Enerji Ajansı (UAEA), atmik enerjinin barışçıl yllarla kullanılmasını teşvik etmek için sağlıkla ilgili alanlarda, özellikle nükleer tıp ve radyterapide nükleer uygulamaları geliştirmeyi amaçlamıştır, îynizan radyasyn endüstriyel alanda kullanıldığı gibi tıp alanında da tıbbi ürünlerin steriîizasynunda kullanılmaktadır.

UAEA tıbbi ürünlerdeki başardı sterilizasyndan snra 1970 yılına dğru biyljik dku ve fârmasötiklerin sterilizasynuna yönelmiştir. Tek kullanırnlık tıbbi ürünlerin sterilizasynu geliştirilerek dku allgreftlerin sterilizasynunda iynizan radyasyn kullanılmaktadır (34). Uluslararası Atm Enerjisi Ajansı'nın desteklediği "Radiatin Sterilizatin f Tissue Grafts" adlı teknik yardım prjesi kapsamında Çekmece Nükleer Araştırma ve Eğitim Merkezinde (ÇNAEM) ülkemizin ilk dku bankasının kurulma çalışması 1997 yılında başlamıştır. Prjenin amacı Türkiye'de ilk kez çk amaçlı dku bankası kurmak ve kurulan dku bankası aracılığıyla sağlık bakım ünitelerimize, kliniklerde kullanmak üzere radyasynla sterilize edilmiş dku greftleri hazırlamaktır. Bağışlanabilen dkular arasında deri ve arnnin, kemik, tendn ve bağlar, krnea, kllajenden zengin dkular (kartilaj, duramater, Fascia lata, damarlar) ve kalp kapakçığı sayılabilir. ÇNAEM Dku bankasında amnin ve kemik greftleri hazırlanabilmektedir. 1.4 Dku Bankası Standartları ÇNAEM dku bankasında, Avrupa ve Amerika dku bankaları standartları göz önüne alınarak hazırlanan kendi standartlarımız uygulanmaktadır (21,48). Bu uygulanan genel standartlar dnör seçimi, dnörden dku ahmı, dkuların işlenmesi, saklanması ve dağıtılmasını kapsamaktadır. Dnörün tıbbi geçmişi ile ilgili bilgiler, kan test snuçlan (AİDS (HIV), Sanlık (HBsAg ve AntiCV) ve Sifilis (RPR/TPHA)) ve kültür snucu uygun lan dkular dku bankasına getirilir (10,21,48 ). Dnör seçim kriterine uyan dnörlerden kalça prtez ameliyatı sırasında çıkan femur başlan ile dğum sırasında çıkan plasentadan ayrılan kri-amnitik membranlar alınır. Femur başlan -80 C'lik derin dndurucuda, amnitik membranlar ise serum fizyljik içinde -30 C'de çalışılana kadar saklanır. Dnörler yaşayan kişiler veya kadavralar labilir. Canlı veya kadavra dnörlerin standartları ve düzenlenmeleri farklı labilir. Her iki dnör tipine uygulanan kanunlara ilaveten eğer canlı dnör tıbbi risk taşıyrsa, para kazanma amacı güdüyrsa veya dnörün tıbbi ve cerrahi riskleri algılayacak kapasitesi yksa bu dnörün dkulan kabul edilemez. Kadavradan dnör kartı varsa yada yakınlarının izni alınarak, canlıdan ise izin belgesi ile dku alınır.

Kadavra dku alınımına kadar sğutucuda saklanır ve ölümü takiben 24 saat içinde dku alınır (10,15,16,35). Kadavradan dku alındıktan snra uygun bir materyal kullanılarak vücut yeniden yapılandırılarak bütünlüğü krunur (10,21,48). Aseptik şartlar altında alınan dku sğuk zincirde muhafaza edilerek dku bankasına götürülür, însan hücre yüzey antijenleri (HLA) taze greft alıcılarının hepsinde immünljik cevaba sebep lurken, dnmuş dkularda çğunlukla ve dndurularak kurutulmuş kemik greftlerinde ise küçük bir kısmında immünljik cevap luşturur (15). Dnör seçiminde hastalık bulaştırma riskine dikkat edilmesi gerekir. Patljik lan bakteri, virüs ve mantar gibi mikrrganizmaların luşturacağı hastalıklar, metablik hastalıklar ve timmün hastalıklar açısından dnörün incelenmesi gerekir (10,16). 1.5 Greftlerin Kullanım Alanları Dku Bankası'nda hazırlanan allgreftler rtpedik ve reknstrüktif cerrahi ile yanık tedavisinde kullanılmaktadır. Kemik allgreftleri prtezli kalça eklemlerinin yetersiz kaldığı durumlarda femral desteğin sağlanması, selim kemik kistlerinin etrafimn dldurulması, disk hastalığı veya murga bzukluğu lan hastalarda murların kaymamasının sağlanması, üst çeneye ve yüze ait bşlukların yeniden yapılandırılması ve alınan kemik tümörü bşluğunun dldurulmasında kullanılır. Amnitik membranlar ise yanıklarda, iyileşmeyen bacak ülserlerinde, meme ameliyatları (mastektmi) snrası ham yüzeylerde, temel ral kavite reknstrüksiynunda ve vajinplastüerde kaplama materyali larak kullanılır. 1.6 Greftlerin Sınıflandırılması Greftler dört gruba ayrılabilir. 1) Otgreft 2) Allgreft (hmgreft) 3) Ksengreft (hetergreft) 4) Singreft (izgreft)

Otgreft kişinin bir yerinden başka bir yerine dku naklidir, allgreft aynı cinsteki bir kişiden başka bir kişiye dku naklini belirtir. Ksengreft de dnör ve alıcı farklı cinstendir. Singreft ise ikizlerin birinden alınan dkunun diğerine naklidir. Otgreftler vücuda kkylıkla adapte larak, dkuya uyumluluk gösterirler. Hastalık taşıma riski lmaması büyük avantajdır. Taze tgreft kemik ve kartilaj iskelet sisteminin yeniden yapılanması ve tamirinde etkili biyljik kaynaktır. Kalça kemiği veya kaburga, kemik temininde miktar ve kalite açısından tercih edilir. Fakat dku ahnımı sınırlıdır ve greftin alındığı yerde enfeksiyn riski luşabilir. Ayrıca ameliyat sırasında anestezi süresinin uzamasına ve kan kaybında artışa sebep lur (3,10,15, 35,40). Otgreftlere alternatif larak en yaygın kullanılan allgreftlerdir. Allgreftin temin edilmesi klaydır ve sınırsız tedarik imkanı sağlar. İstenilen şekil ve byutta hazırlanabilmesi ve klaylıkla deplanması avantajları arasında sayılır. Nakil sırasında hastalık bulaştırma riski, tksinler ve enfeksiyn riski az lmakla birlikte mevcuttur (10,25,40). Dku işlenmesi sırasında bu riskler azalır bununla birlikte başlangıçta lan biyljik ve mekanik özellikleri önemli ölçüde azalabilir. Dku işlenmesi sırasındaki işlemler ve radyasyn greftin yapı bütünlüğünü ve mekanik dayanıklılığını (%50) azaltabilir. Ayrıca nakil edilen dkunun vücuda adaptasynunda gecikmeler labilir (3). ÇNAEM Dku bankasında amnin ve kemik greftleri hazarlanabilmektedir. Kemik greftleri larak kalça prtez ameliyatı sırasında temin edilen femur başları çalışılmaktadır. Radyasynun kemiğin mekanik özelliklerine lan etkisini göstermek için çalışmamızda inek fennim kullanılmıştır. 2. KEMİK YAPISI VE ÖZELLİKLERİ 2.1 Kemiğin Görevi Kemik bağ dkusunun özel bir şeklidir. Kemiğin başlıca görevleri: 1) Matrikste mineral birikimi lduğu için kemik ağırlık taşıyabilir ve vücut için rijit bir iskelet larak görev yapar. 2) Kaslar için tutunma yeri luşturarak hareketi sağlar. 3) Bazı rganlar için (beyin, akciğer, kalp v.b) kruyucu larak görev yapar. 4) Hemapezde (kan hücreleri yapımı) görev yapar.

5) Büyümeyi sağlar. 6) Kalsiyum, fslat ve diğer mineraller için dep larak hizmet verir (7,11). Kemikte metablik aktivite yüksektir. Olgun kemik dkusunda metablik aktivite, birbirinin karşıtı iki mekanizma ile luşur. Bu mekanizmalar kemiğin rezrpsiynu (yıkımı) ve kemiğin frmasynu (yapımı) larak tanımlanır ve yeniden yapılandırma (Remdeling) diye adlandırılır. Bu iki fnksiyn sayesinde kemik nrmal yapısını krur ve sürekli larak yenilenir. Böylece, vücudun mineral gereksinimine, mekanik strese, yaşlılık veya hastalığın neden lduğu kemik incelmesine yada kırık iyileşmesine yanıt verirler. Bu dinamik özelliğinden dlayı kemik hmjen bir yapıda değildir. Canlının türü, yaşı ve sağlık durumuna göre özellikleri değişir. Genç yaştaki canlının kemiği yaşlıya göre daha az kırılgandır ve daha fâzla kan taşır. Yaş ilerledikçe kemik minerali (hidrksiapatit) kristallerinin ran ve byutlarının artması ile birlikte kemiğin kırılma lasılığı da artar (747). 2.2 Kemik Hücreleri Kemik % 30 rganik madde % 70 minerallerden luşur. % 30 rganik maddenin %2'si hücrelerden luşmaktadır. Kemik hücreleri steblast, stesit, steklast ve stejenik hücrelerdir. Ostejenik hücreler, bağ dkusu mezenşiminden kaynaklanmış ferklılaşmamış, çk ptansiyelli kök hücreleridir. Kemik gelişimi sırasında çğalarak steblastlara farklılaşırlar. Osteblastlar, steid denilen yeni kemik matriksinin rganik kmpnentlerini sentezler (kllajen, prteglikan ve glikprtein), salgılar ve biriktirirler. Ostesitler kemiğin esas hücreleridir. Kemik matriksi tarafindan sarılmışlardır ve lakünler içinde yerleşiktirler. Görevleri kemik matriksinin devamını sağlamaktır. Osteklastlar kemik rezrpsiynu, yeniden şekillenmesi ve tamirinin lduğu yerlerde kemik yüzeyi byunca bulunurlar. Asıl fnksiynları kemiği rezrbe etmektir (7,11,17,22,,54).

2.3 Kemik Biykimyası Organik maddenin % 98'ini matriks luşturur. Matriks yapısının % 95'ini kllajen %5'ini kllajen harici prteinler luşturur. Kllajen dışı prteinler içerisinde stekalsin, stenektin, kemik prteglikanı, kemik siyalprteini, kemik mrfjen prteini, kemik prtelipidi ve kemik fsfprteini bulunur. Kllajen bağ dkusunun en önemli prteinidir. İnsan vücudundaki tplam prtein miktarının 1/3'ü kllajendir. Kemiğin rganik kmpenentinin çğu tipi kllajen [Tip l ( ct,\ [1] )2 Q> 2 ] dir. Temel kllajen birimi trpkllajendir ve üç plipeptid zincirinin üçlü heliks yapısından luşur (Şekil 1). Üç plipeptid zinciri zincirler arasındaki hidrjen bağlarıyla bir arada bulunurlar. Her plipeptidin alt birimi a zinciri adını taşıyan (Giy- X- Y) tekrarlayan amin asid biriminden luşur. Zincirdeki her üç aminasitten biri glisindir. X genellikle prlin, Y ise hidrksiprlin veya hidrksilizindir. Üçlü heliksin sağlandığı için prlin artığının hidrksilasynu büyük önem taşır. Prkllajen endplazmik retikulum keseciklerinde sentezlenir. Prkllajen mdifikasynunun sn ürünü kllajen mnneridin Mnmer uzunluğu 280 nm uzunluğunda ve 1.4 nm kalınlığında lup nispeten serttir. Çk sayıda kllajen mnmerinin birbirine bağlanması snucu kllajen lifleri luşur. Kllajen lifleri 50-70 nm çapında geniş demetler seklindedir. Lifler kendi aralarında küçük demetler luştururlar (500 nm uzunluğuna ulaşabilir), bu küçük demetler bir araya gelerek daha büyük demetler haline gelirler, îlk önce yan valenslerin aracılığı ile biraraya gelen lifler ana valenslerin çapraz bağlanması snucu daha da sağlamlaşır. Ağlanma çk yavaş yürüyen bir laydır ve ileri yaşlara kadar devam eder. Mekanik özellikleri arasında basınca dayanıklılık ve şekil kararlılığı vardır. Kemik kllajeni birbirine açılı larak düzenlenmiş lifler halinde bulunurlar. Böylece herhangi bir yerden gelecek darbeye direnç sağlanır (6,23,,54). Oluşan kllajen liflerinin kemik sentezine katılması şu şekilde lur. 1) Maturasyn 2) Mineralizasyn

Şekil 1: Trpkllajen'in yapısı. a) Her dönüşte üç kalıntı bırakmak üzere Giy - X -Pr veya Giy - X P sıralamasındaki tekrarlayan tripeptid sla dönen bir heliks yapısı gösterir. b) "a" da gösterilen kllajen heliksinin üç byutlu mdeli. c) Bu helikslerden üçü birbiri üstüne sağa dönük larak katlanır. Snuçta rtaya çıkan üç iplikli mlekül trpkllajen larak adlandırılır. d) Üç iplikli trpkllajen mlekülünün hrizntal kesit halindeki görünüşü. Byutunun küçüklüğünden dlayı glisin üç zincirin buluştuğu sıkı bağlanma bölgesinde gereklidir. Glisin kalıntıları kırmızı renkle gösterilmiştir ().

Maturasyn steblastlar tarafindan gerçekleştirilir ve kemik matriks muhtevasının (Tipi kllajen, Ostekalsin, Sialprteinler, Prteglikanlar, Alkalen Fsfataz) ön maddelerinin hücre içi sentezinden luşur. Kemik matriksini luşturan bu maddeler ek larak steblastlardan sekrete edilmeden önce intraselüler psttranslasynel mdifikasyndan geçerler (Örneğin; prlin ve lizinin prkllajende hidrksilasynu, kllajende alkalen fsfataz ve hidrksüizinin glikzilasynu, stekalsinde glutamik asit kalıntılarının y- karbksilasynu gibi). Mineralleşme başlarken, klkjenin lizin yada hidrksilizin kalıntdannm serbest y- amin grupları ATP ve ATPaz yardımıyla pirfsfat ile kenetlenerek aktif hale gelir. Aktiflenmiş haldeki kllajende bulunan bu lizinlerin pirfsfat grupları birer kalsiyum kmpleksi luştururlar. Bu da kristallerime çekirdeği larak apatit kristallerinin yığılmasını sağlar. Daha snra bu kristallerime çekirdeklerine gittikçe artan apatit kristalleri yığılması görülür. Bileşimi [ Caı (PO-Oe (OHh ] lan ve suda erimeyen makrkristaller şeklindeki bu mineral önceleri rganik matrikste kalsiyum fsfat tuzlan şeklinde birikir ve daha snra da apatit kristallerine dönüşür (). 2.4 Kemik Minerali Kemiğin % 70 mineral kısmının % 95'ini hidrksiapatit [ Caı (PO 4 ) 6 (OH) 2 ] kristalleri luşturur. Geri kalan diğer kışından ise yüksek knsantrasynda karbnat içeren saf lmayan kemik apatiti ve az miktarda da magnezyum, sdyum, ptasyum, flrür ve klrür'den luşmaktadır. Kalsiyum ve fsfr başlıca hidrsiapatit kristalleri seklinde bulunsada, kalsiyum fsfat amrf şekilde de bulunur. Hidrsiapatit kristalleri (40nm uzunluğunda, 25 nm genişliğinde ve 1.5-3 nm kalınlığında) tip l kllajen lifleri ile birlikte lacak şekilde düzenlenmiştir. Kristalin yüzey iynları su çeker ve ektraselüler sıvı ile iyn alışverişi yapmaya izin verir (54). Fetusta kemiğin ön luşum şekli kllajen ve prteglikan (kllajen- kndritin sülfat yapısı ile) kıkırdak halindedir. Kllajen lifleri düzgün ağlar luştururlar. Bu ağların içine hidrate kalsiyum fsfat kristalleri deplanmaya başlayınca kemik dkusu luşumu da başlamış lur (7,).

Kemiğin sertlik ve kuvveti hidrksiapatit kristalleri ile kllagene bağlıdır. Vücut kemikte deplanan kalsiyum ve fsfata ihtiyaç duyduğunda hidrksiapatit kristalleri iynize lur ve gerekli miktar serbest bırakılır. Matriksteki kllajen liflerinin ağı kemiğe dayanıklılık ve esneklik sağlar. Bununla birlikte kemiğin sertliğini inrganik tuzlar sağlar. İnrganik tuzların kemikten uzaklaştınlması dekalsifikasyndur ve kemik çk esnek lur. Kemikten su ve rganik maddeler çıkartıldığında kemik klaylıkla kırılabilir. Kalsiyumun % 99'u, fsfrun % 86'ı ve magnezyumun % 54'ü kemikte bulunur (7). İnsan vücudunda yaklaşık l kg kalsiyum bulunur. Bunun % 99'u fsfat ile birlikte iskeletin inrganik ve yapısal bileşimini sağlayan hidrksiapatit kristallerini luşturmak üzere kemik dkusu rtamında yer alır (28). Kemik frmasynu ve kemik rezrpsiynu arasında bir denge bulunur. Kemikteki kalsiyumun büyük bir kısmı ekstrasellüler sıvı kalsiyumu ile serbestçe değiş tkuşa uğrayamaz. Böylece, mekanik rlüne ek larak, kemik büyük bir kalsiyum depsu larak ta görev yapar. İskelet kalsiyumun % l'i serbestçe değiş tkuşa uğrayabilir (17,28). Kllajen lifleri iç içe geçen dairesel desteler halinde düzenlenerek lamel (plaka) bir yapının luşmasına neden lur. Her bir lamelin kalınlığı 3-7 mikrn arasındadır. Ortasından kan damarları ve sinirlerin geçtiği bir kanal bulunduran bu lamel yapının tamamı havers sistemi veya sten larak adlandırılır. Havers sistemi sayesinde kmpakt kemiğe besin taşınmaktadır. Havers kanalları kendi aralarında ve peristeum ile kemiği enlemesine geçen "Vlkmann" kanalları vasıtasıyla bağlanmıştır. Daha gözenekli ve gevşek yapıda lan (Spngy) kemikte havers sistemine gerek yktur, besinler çevredeki kan damarlarından kemiğin içine klaylıkla dirüse labilirler (7,17). Kemiklerin dış yüzeyleri "peristeum" adı verilen bir zar ile kaplanmıştır. Kemikler bu dku vasıtasıyla kaslara bağlanırlar. Kemiklerin iç yüzeyleri ise "endsteum" larak bilinen benzer bir zar ile örtülmüştür. Uzun kemiklerde kemik iliği bşluğunu çevreleyen bu dkuya "endsteal yüzey" denir. 10

2.5 Kemiklerde Kemikleşme Kıkırdak mdelinden kemik gelişimi aşamaları Şekil 2'de gösterilmiştir. Uzun kemiklerde, kemikleşme merkezi ilk defe diyafizde görülür ve buraya primer kemikleşme merkezi denir. Bunu epifizde görülen seknder kemikleşme merkezi izler. Daha snra kemik dkusu içinde steid matriks üretilir ve mineralize edilir. Mineralize kemik matriksi, kıkırdak matriksten daha sert lduğundan, besin maddeleri ve metablitler kemik hücreleri arasında serbestçe yayılamazlar. Bu nedenle, kemiklerde damarlarıma ldukça fazladır ve diğer dkularda görülmeyen, kanalikül adı verilen bir kanallar sistemi vardır. Her lakünden çıkan kanaliküller, ışınsal larak her yönde yayılırlar. Lakünün içinde bulunan stesitin sitplazmik uzantıları kanaliküller içinde uzanır. Kanalikül içinde ekstrasellüler sıvı bulunur ve sitplazmik uzantılar kmşu stesitlerin birbirleriyle ve kemik matriksini besleyen kan damarlarındaki maddelerle iletişim kurmasına imkan sağlar. Kanaliküller ldukça etkili bir değiş tkuş düzeneği kurar. Besin maddeleri stesite gelir, hücreler ile kan arasında gaz değişimi lur ve metablik artıklar stesitlerden uzaklaştırılır (7,11). 2.6 Kemiklerin Sınıflandırılması İnsan vücudunda kemikler anatmik şekillerine göre uzun, kısa, yassı ve biçimsiz kemikler lmak üzere smıflandırılır. Uzun kemikler kaslarla birlikte hareketi sağlarlar. Femur, humerus, radius, ulna, tibia, fibula büken uzun kemiklerdir. Metakarpal, metatarsal ve falankslar ise daha kısa uzun kemiklerdir. El bileği (karpus) ve ayak bileği (tarsus) kemikleri kısa kemikler grubuna girerler. Yassı kemikler grubunda kaburgalar, sternum scapulae yer alır. Kafatasının bazı kemikleri ve murga kemikleri biçimsiz kemikler grubunda yer alır (7). Kemik spngiz (süngerirnsi, cancellus) ve kmpakt (yğun, sıkı) lmak üzere iki farklı yapıdan luşur. Spngiz kemik, araları kemik iliği ile dlu lan çeşitli kalırdık ve şekilde birbiri ile birleşip çaprazlaşan kemik trabeküllerini içerir. Kmpakt kemikler ise devamlı bir kemik kitlesi lup birbiri ile ilişkili mikrskbik büyüklükte vasküler kanallar İçerir. Hemen her kemikte hem spngiz hem de kmpakt kemik bulunur (15,16). 11

Kıkırdak Kalsifiye lmamı; kıkırdak Uzun kemik Süngerci kemik - Epiliz Kalsifiye kıkırdak Perisleum - Diyaliz «Kalsiıiye kıkırdak Epiliz Seknder kemikleşme merkezi Perisleum Primer - kemikleşme merkezi Kan damarı bşluğu Süngerci spngiz kemik Kalsifiye kıkırdak Kan damarları" BU sirkumlerensiyel lameller Dairesel lamellalar Ostesitler Osten Süngerci kemik Pensteum bşluğu Kan damarı Kmpaki (sıkı) kemik l/lkman kanalı içindeki kan damarı bşluğu j Kmpakt (sıkı) kemik Süngersi kemik Şekil 2: Kıkırdak mdelinden kemik gelişimi aşamaları (l 1). 12

2.7 Kemiğin Mekanik Özellikleri İskelet sistemi iç rganları kruyan, kaslara yapışma yeri sağlayan ve bu sayede vücut hareketini destekleyen bir yapıdır. Kemiğin biymekaniği de bu kmpleks görevleri yapabilmesi için özelleşmiştir. Kemik kendini tamir edebilen, iç yapısını ve şeklini değişen mekanik ihtiyaçlara göre ayarlayabilen bir dkudur. Kemiğin biymekanik özelliklerinin temel kavramları yük (stress) ve defrmasyn (strain) dur. Yük defrmasyn değerleri, standart yğunlukta bir kemik parçasına kınkncaya kadar uygulanan yüklenme snucu elde edilir Kemiğin mekanik özellikleri gemetrisine, içeriğine ve yüklenmenin tipine göre değişir. Yüklenmeler germe, sıkıştırma, makaslama (shear), bükülme (bending) ve dönme (trsiyn) gibi farklı yönlerde labilir. Bir materyalin sıkıştırma, germe ve makaslama kuvvetlerine karşı gösterdiği perfrmans materyalin mekanik özelliklerini luşturur, îztrp materyallerde mekanik özellikler materyalin her bölgesinde aynı iken, kemik gibi aniztrp materyallerde farklı bölgeler farklı mekanik özellikler içerir. Yük birim alana uygulanan kuvvet larak tanımlanır (IPa = IN/m 2 ). Defrmasyn ise materyalde meydana gelen uzama yada relatif defrmasyndaki yüzde değişiklik larak tanımlanır. Eğer materyal rijinal uzunluğunun % 101'i kadar gerilirse (uzarsa) 0.01 gerilme veya %1 defrmasyn gösterir. Materyalin yüklenme altında gösterdiği değişiklikler Şekil 3'de gösterilmiştir. Yük-defrmasyn eğrisi elastik defrmasyn ve plastik defrmasyn bölgesi diye iki bölgeye ayrılır. Elastik defrmasynda kemik esnemeye başlar ve defrmasyn görülür. Yükle defrmasyn lineer larak artar ve yük kaldırılınca kemik rijinal şekline geri döner. Gerçekte kemik tam bir esneme göstermez. Elastik bölgenin eğimi yapının ekstrinsik özelliğini sertlik yada rijiditesini gösterir. Kemiğin yapısındaki değişiklikler, kütlenin arttırılması veya yeniden dağılımı extrinsik özelliklerdir. Elastik bölge için elastik mdül (Yung's mdül) materyalin intrinsik sertliğini verir. Buda kemik dkusunun özelliğine bağlıdır. Elastik bölge akma nktası ile biter ve plastik defrmasyn bölgesi başlar. Bu bölgede materyalin geri dönüşü söz knusu değildir.yük kaldırılsa bile materyalde kalıcı defrmasyn görülür. Yük uygulamaya devam edilirse materyal kırılır ve bu nktaya kırılma nktası denilir (42,43). 13

Kemiğin elastik mdülü uzunlamasına 17 GigaPascal (Gpa) iken enlemesine 12 GPa değerindedir. Yani kemik uzun eksenine paralel kuvvetlere daha dayanıklıdır. Süngerimsi kemiğin elastik mdülü ise 0.1-4.5 GPa arasında kemik dansitesine bağlı larak değişir (42). Kemik kllajeninin elastik mdülü 1.5 GPa lduğunda mineral yapının (hidrksiapatit kristalleri) elastik mdülü 114 GPa dir. Krtikal kemik süngerimsi kemikten daha fazla uygulanan kuvvete karşı kyabilir ama defrmasynu azdır. Krtikal kemiğin kırılması için uzunluğunun % 2 sinin aşılması yeterli iken süngerimsi kemikte bu ran % 7 dir (54). Kemik biyljik bir yapı lduğu için mekanik özellikleri yaş ile de değişmektedir. Kllajenin kalitesinin bzulması ve mineral miktarının azalması kemiğin mekanik özelliklerinde azalmaya neden lur (43,51,54). Genellikle sertlik ölçme metdlan birbirine benzer fakat uygulanan yük miktarları farklıdır. kırılma nktası Defrmasyn Şekil 3: Yük - defrmasyn eğrisi 14

3. DONDURARAK KURUTMA Eskiden beri çeşitli dku saklama yöntemleri kullanılmaktadır (Sğutucuda, dndurarak, dndurarak kurutma, thimersal, alkl, demineralizasyn, deprteinizasyn, kaynatma, tklav ve diğerleri) (10,34). Yüksek ısı dkuyu bzduğundan dlayı yüksek ısı gerektiren yöntemler dku bankasında kullanılmaz. Ayrıca dkunun yapısını bzacak ve uzun süre saklanmasında zrluk luşturan yöntemlerden de kaçınılır. ÇNAEM Dku bankasında dndurarak kurutma yöntemi kullanılmaktadır. Kemik greftlerini da sıcaklığında saklamak için dndurarak kurutma işlemi uygulanır. Dndurarak kurutma yöntemi çk düşük basınç altında dnmuş materyalden yada dnmuş çözeltilerden çözücünün (serbest su) süblimasynla, bağlı suyun desrpsiynla uzaklaştırılması işlemidir (2,12,14,24,26,32,36,37). Dndurarak kurutma işlemi histljik çalışmalarda dku örneklerinin mikrskbik görüntüleme için uygun hale getirilmesinde, kimyasal ve biykimyasal analizler için örnek hazırlanmasında ve materyallerin uzun süre saklanmasında kullanılır (14,37,40). Biyljik materyallerin uzun süre saklanması bu yöntemle daha klaydır. Kan plazması, serum, hrmn çözeltileri, nakil edilecek rgan yada dku, yapay deri bu yöntemle uzun süre saklanabilecek biyljik materyallerdir. Ayrıca maya, virüs, bakteri gibi canlı hücrelerin saklanmasında da bu yöntem kullanılır (14,37). ilaç sanayinde de dndurarak kurutma yöntemi uygulanmaktadır. Bazı ilaçlar slüsyn halindeyken zamanla bzulmaya uğrayabilir. Bzulmaya eğilimli ilaçlar üretimin ardından dndurularak kurutulup mlekülleri kararlı hale getirilir ve böylece biyaktiviteleri krunur. Seramik, süper iletkenler ve tarihsel dkümanlar gibi cansız maddeler de dndurarak kurutulur. Diğer bir örnek, nükleer atıkların dndurularak kurutulmasıdır. Bu durumda, rta aktiviteli kuru tz halindeki nükleer atıklara uygun kimyasallar ilave edilerek cam tuğlaların içine eritilerek dökülür ve ucuz deplama imkanı sağlanır (37). Dndurarak kurutmanın avantajlarından biri sıcaklığın çk düşük lması, bağıl nemin düşük lması, lkal larak su kaybının çk hızlı lması diğer geleneksel kurutma yöntemlerine göre enzimatik reaksiynları ve prteinlerin bzulmasını en aza indirmesidir (12,36,37). Materyal sğukta saklamaya gerek kalmadan da sıcaklığında saklanabilir. 15

Dndurularak kurutulmuş maddeye tekrar su ilave edildiğinde bünyesine su alarak (Rehidratasyn) kurutma öncesi yapısına yeniden kavuşur (36,37). Ayrıca dku antijenitesinin azalması da önemli bir avantajdır (3, 25,36,40). Sıcaklığın düşürülmesiyle, mikrrganizmaların ve enzim sistemlerinin aktiviteleri düşürülerek, gıda maddesi bzulması önlenir. Ürün içinde bulunan suyun kristalizasynuyla, sistemde bulunan suyun miktarınm azalması, mikrbiyal gelişmeyi veya enzim aktivitesini önler. Mikrrganizmaların vejetatif frmunu öldürür fakat steril etmez (12,36). Dndurarak kurutmanın dezavantajları ise yüksek randa enerji kullanıldığı için pahalı bir yöntem lması ve kurutma süresinin uzunluğu sayılabilir. Dndurarak kurutma cihazı ısının üretildiği, buharlaşmanın lduğu evapratör kısmı ve materyelden uzaklaştırılan buharı tplayan kndensör kısmından luşur. Bu iki kısım su buharı akışına direnç gösteren etkenleri rtadan kaldıran vakum altında tutulan bir bölmeye yerleştirilmiştir. Vakum sadece buhar akışına direnç gösterecek etkileri rtadan kaldırır. Dndurarak kurutma işlemi 3 önemli aşamadan luşur. 1) Dndurma 2) Birinci Kurutma 3) İkinci kurutma 3.1 Dndurma İşlemi Materyal özelliğine uygun larak dndurulur. Saf su kurutulacaksa 0,0098 Cve 4,58 mm Hg basınçta dndurarak kurutma işlemi uygulanabilir. Bu değerde saf suyun katı, sıvı ve gaz hali dengededir. Dkuda su saf halde bulunmaz. Suyun içinde bulunan maddenin özelliği ve knsantrasynuna göre ötektik değeri değişir. Biyljik dkular için bu sıcaklık genellikle NaCFin ötektik değeri lan -21,6 C larak tespit edilmiştir. Dkular bu değerin altındaki sıcaklıklarda dndurulur (4,37). Ürün büyük ise ürünün dış kısmındaki çözücü dnar fakat iç kısım dnmamış larak kalabilir. Onun için ürünün içerdiği çözücünün ve katı maddenin tümünün dnması gerekir. Çözücünün kristal hale geçmesi büyük Önem taşır, buz kristali luşmadan sıvıdan camsı katı (camsı luşum) hale dönüşüm labilir (4,14,24,37). Bu yapıdan suyun uzaklaştırılması zrdur. 16

Eğer dku ötektik değerinin üstündeki sıcaklıklarda dndurulursa kristalizasyn sağlanamayacak ve dkunun kurutulması çk zrlaşacaktır. Maddenin 3 fiziksel hali vardır. Katı, sıvı ve gaz. Maddenin katı halden sıvı hale geçmesi erime, sıvı halden katı hale geçmesi dnma lduğu gibi sıvı halden gaz haline geçiş buharlaşma, gaz halinden sıvı hale geçiş likitleşmedir.dndurarak kurutma işleminde önemli lan katı halden gaz haline geçiş süblimasyn layıdır, bunun ters işlemi gaz halinden katı hale geçiş yğunlaşma (çökme) dır. Basınç ve sıcaklığa göre faz diyagramında A üçlü nktayı gösterir (Şekil 4). A nktası dengededir. Buz, su ve su buharı 4,58 mmhg ve 0.0099 C de birlikte dengededir. A C buzun süblimasyn eğrisini, A B Likid suyun buhar basıncı eğrisini ve A D değişik basınçlarda buzla likid su arasındaki denge eğrisidir (2,12). Sıcaklık sabit tutulup basınç değişikliği yapıldığında maddenin fiziksel hali katı, sıvı veya buhar şeklinde bulunur. Örneğin 0 C'de l atmsfer basıncında su dnar. Sıcaklık 0 C'de lup basınç çk düşürüldüğünde (3 mmhg) su buhar haline geçer. Yine 0 C'de fakat l atmsferden yüksek basınçta su sıvı hale geçer. Aynı şekilde basınç sabit tutulup sıcaklık değiştirildiğinde, madde sıcaklığın durumuna göre katı, sıvı veya gaz halinde bulunur. Buz kristallerinin büyüklüğü ile materyalde luşan gözenekli yapı arasında bir ilişki vardır (Şekil 5). Kristaller buhar fazına geçince işgal ettikleri kadar hacimde yer bşaltırlar. Küçük kristaller yapıda az ve küçük gözenekler luşturur (4,24,33,37). Histljik açıdan bu tercih edilir. Buz kristali küçük lduğunda az gözenekli yapı luşur. Buz çapı büyüdükçe gözenekli yapıda büyür. Bunlar göz önünde tutularak materyali dndurma işlemi iki şekilde yapılabilir. 1) Hızlı dndurma : Küçük buz kristalleri luşur. Küçük kristalleri dndurarak kurutmak zrdur fakat bunların süblimasynu materyalin yapısına daha az zarar verir. 2) Yavaş dndurma: Büyük buz kristalleri luşur. Dndurarak kurutulmalan küçük kristallere göre daha klaydır fakat materyalin yapısına daha fazla zarar verir (26, 36). Materyali dndurma işlemi ya cihaz içinde dndurarak kurutmaya başlamadan önce yada başka bir dndurucuda yapılabilir. 17

220 atmsfer Katı ^ 760 S mmhg ı» 4,58 mmhg Süblimleşme ı unlaşnrça kidleşme Gaz Q,0098*C 10CPC 373*C Sıcaklık ( C) Şekil 4: Basınç ve sıcaklığa göre faz diyagramı. l c N ffl Gözeneklerin byutu Şekil 5: Dnma hızma bağh larak luşan buz kristallerinin byutu ile gözenek yapısı arasındaki ilişki. 18

3.2 Birinci Kurutma Dnmuş materyalden çözücünün (genellikle su) düşük basınç altında, katı halden gaz haline geçmesi layı süblimasyndur. Dnmuş tabakadan suyun gaz halinde uzaklaşması layı buhar knsantrasyn farkı ile luşur. Süblimasyn ile materyalden uzaklaştırılan su buharı kurutucu dasına yayılır. Su buharının materyalden sürekli bir biçimde uzaklaştırılmasını sağlayacak dengesizlik şartlarını luşturmak için, su buharı kurutma dasından kndensöre vakum vasıtası ile sürekli bir şekilde taşınır. Böylece kurutma dasının buhar basıncı çözücünün süblimasynunu sağlayacak şekilde düşük tutulur. Su mlekülleri süblime lurken çk yüksek Süblimasyn ısısını (2840 kj/kg) kurutulacak materyalden alır ve dnmuş tabakanın sıcaklığı daha da düşer (37). Eğer sisteme herhangi bir ısı kaynağından ısı sağlanmazsa ürünün İçindeki dnmuş suyun buhar basıncı kurutma dasının içindeki su buharı kısmi basıncı ile dengeye gelir ve üründen suyun süblimasynla ayrışması durur. Süblimasynun devam etmesi için herhangi bir ısı kaynağından sisteme ısı verilmesi gerekir (4,33,37). Sisteme ısı Kndüksiyn, Knveksiyn ve radyasynla verilir. Kndüksiyn ile ürünün ısıtılması ürünün bulunduğu kabın altında bulunan plakaların ısıtılması ile sağlanır. Sisteme sağlanan ısı gelişigüzel arttırılmaz. Dndurarak kurutulmuş tabakanın maksimum sıcaklığı biyaktiviteyi kaybedecek, rengini değiştirecek, kimyasal ve biykimyasal reaksiynlara sebep lacak sıcaklığı geçmemelidir (14,37). Süblimasyn ranı kısa zamanda hızlı bir şekilde artar. Süblimasyn snucu kuruyan ve hala dnmuş halde lan tabaka arasında bir ara yüzey meydana gelir. Kuruyan alandaki gözenekler buhar akışma ve ısı akışına karşı direnç luşturur (26). Bu yüzden Süblimasyn ram azalır ve zamanla "0"a yaklaşır. Kuruyan materyalde sıcaklık artar. Serbest suyun tamamen süblimasynu ile birinci kurutma periydu biter. Birinci kurutma periydu bittiğinde nem miktarı % 7-8 dir. 19

3.3 ikinci Kurutma Fiziksel adsrpsiyn, kimyasal adsrpsiyn ve kristalizasyn suyu larak bulunan bağlı suyun desrpsiynla uzaklaştırılması işlemidir. Bütün ürünler suyun bir miktarını adsrpsiynla tutar ve bu su ürünün iyi kurumasında rl ynar. Bağlı su ne kadar uzaklaştırıîırsa ürün kadar iyi kurur ve ürünün saklanma süresi de kadar uzar. Bağlı su vakum altında ısı verilerek uzaklaştırılır. Ürünün kalitesini krumak için sınırlı ve kntrllü sıcaklıklar kullanılır. Sıcaklıktan etkilenen ürünler 10-35 C'de kurutulur. Sıcaklığa daha az duyarlı ürünler için 50 C ve üstündeki sıcaklıklar kullanılır (14,33,36,37). Biyljik materyallerde gözenekler arası kapiler kuvvetler ve çözünebilir bileşikler nedeniyle buhar basıncı saf suyun buhar basıncından düşük lan serbest su mlekülleri (bağlı lmayan) materyalden en klay uzaklaştırılan su mlekülüdür. Hidrksil ve amid gruplarına H bağı ile bağlı su mleküllerinin uzaklaştırılması için biraz daha fazla enerjiye ihtiyaç vardır. Karbksil ve arnin grupları gibi iynik gruplara bağlı su mlekülleri ise daha zr uzaklaştırılır (l2). Dndurarak kurutma işleminin tamamlandığını gösteren parametrelerden biri materyalin ağırlığıdır (12). Dndurarak kurutma işlemi sırasında materyal belli aralıklarda tartılır, sabit bir ağırlıkta kaldığı zaman kurutma işlemi tamamlanmış lur. Eski tip cihazlar için bu yöntem uygun lmakla birlikte gelişmiş cihazların açılıp kapaması çk uzun zaman aldığı ve vakumun bşaltılması sırasında kurutucunun içine giren havaya uzun süre maruz kaldığı için bu yöntem kullanışlı değildir. Gelişmiş cihazlarda raf sıcaklığı, kndensör sıcaklığı ile birlikte termkupplarla ürünün sıcaklığı ölçülebilir. Kndensörün sıcaklığı düştükten snra devamlı aynı sğukluğu krur. Raf sıcaklığı ilk başta ürün sıcaklığından düşüktür. Süblimasyn başladığında ürün daha da sğur ve raf sıcaklığının altında kalır. Kuruma başladığında ürün sıcaklığı artmaya başlar. Raf sıcaklığı kademeli larak arttırıldığında, ürün sıcaklığı da artmaya başlar ve ürün sıcaklığı ile raf sıcaklığı eşitlendiğinde tam kuruma sağlanmış lur. 20

3.4 Paketleme Dndurularak kurutulan kemik greftleri havanın nem ve ksijeninden etkilenmesin diye derhal paketlenir. Cihaz içinde yapılan kapatmada küçük şişeler içinde kurutma yapılır, kurutma snrası tmatik kapatma işlemi uygulanır. Cihazda kendinden kapatma sistemi yksa ve ürünler hemen paketlenemeyecekse inert gaz (azt yada argn) kullanılabilir. İnert gaz gözeneklerin üzerini kaplayarak materyalin havadaki nemden etkilenmesini engeller (4,24,33,36). Paketleme materyali herhangi bir bulaşma riskini engelleyecek, buharın geçişini önleyecek materyalden lmalıdır (16). Dndurularak kurutulan materyalin sertliği ürünün uygun sıcaklıkta dndurulup kurutulmasına ve içerdiği nem miktarına bağlıdır (14). Dndurarak kurutma işleminin dğru yapılıp yapılmadığını öğrenmek için üründe nem miktarı tayini yapılır. Dndurularak kurutulan ürün önce tartılır ve 100 C lik etüve knularak sabit ağırlığa gelene kadar suyunu kaybetmesi beklenir. Kaybettiği su miktarı ürünün ağırlığına bölünüp 100 ile çarpıldığında % nem miktarı tayin edilmiş lur. Materyalin özelliğine ve saklama süresine uygun larak her materyale uygun bir nem ranı vardır. Kemik gibi biyljik dkular için nem miktarı % 5 larak kabul edilir (32,36). Dndurarak kurutulan materyalin en önemli özelliği rehidratasyn yeteneği yani kaybettiği suyu tekrar geri almasıdır. Böylece ürünün fiziksel zarara maruz kalıp kalmadığı anlaşılır. Dndurulmadan önce ürün tartılır, birde dndurarak kurutma işleminden snra ürün tartılır ve da ısısında su içine knulur, bir müddet bekledikten snra kurulanarak tekrar tartılır. Kaybettiği kadar su alması iyi bir kurutmanın lduğunu, kaybettiğinden az su alması prteinlerin bzulduğunu ve kaybettiğinden fazla su alması ürünün dnma sırasında yavaş dnup büyük kristallerin luştuğunu ve süblimasyndan snra büyük bşluk kaldığını gösterir (24). Amerika'da 1950 yılında Avrupa'da 1953 yılında ilk dku bankası kurulduğunda kemik allgreftleri dndurarak kurutuldu (32, 36). 21

4. STERİLİZASYON Taze veya dnmuş kemik allgreftleri aseptik şartlar altında alınmış lsa bile hastalık taşıma riskine sahiptirler. Hastalık taşıma riskini azaltmak için dnör seçim kriterleri, aseptik rtam v.b. önemlidir. Sterilizasyn mikrrganizmaların tümünün öldürülmesi veya inaktif hale getirilmesidir. 4.1 Sterilizasyn Yöntemleri Sterilizasyn yöntemleri arasında kimyasallar (etilen ksit, glutaraldehit, frmaldehit, gliserl), ısı ( kaynatma, tklav, pastörizasyn), UV ve iynizan radyasyn sayılabilir (10). In-vitr larak UV ve antibiytik tedavisi dku allgreftlerinin sadece yüzey dekntaminasynunu sağladığı için Sterilizasyn ajanı larak kabul edilemezler. Isı ile sterilizasynda tklav ve kaynatma greftin mekanik özelliğini, yeni kemik luşturma özelliğini (steinductive) ve alıcı dku ile kaynaşma (incrpratif) Özelliklerini bzacağı için dku bankalarında pek kullanılmaz. Pastörizasyn (56 C'den 80 C'de birkaç saat) greftin mekanik özelliklerini ve klinik kullanımlarını etkilemeden bakterileri inaktif eder. Fakat 56 C'nin üzerindeki sıcaklıklarda kemik greftindeki prteinlerin bzulması ve yeni kemik luşturma özelliğinin yk lmasına sebep lacağı için bu nıetd kullanışlı değildir. Kadavradan alınan deri allgrefti gliserl içinde (% 50 ila % 85 knsantrasyn aralığında) saklanabilir. Gliserlün bakterilere ve virüslere karşı öldürücü lduğu kabul edilir fakat etkili bir yöntem değildir (33). 4.2 Etilen Oksit ile Sterilizasyn Isı ve neme duyarlı tıbbi aletlerin, yiyecek ürünleri ve dku greftlerinin sterilizasynunda Etilen ksit (ETO) yaygın şekilde kullanılmaktadır, tik defa 1950 yıllarında tıbbi materyallerin sterilizasynunda kullanıldı ve gittikçe kullanımı arttı. 1950 yıllarının rtasında kemik greftlerinin sterilizasynu başladı. ETO tüm mikrrganizmalan (bakteri, spr ve virüsler) inaktive eder. Fakat gaz ile mikrbiyal hücreler arasında direkt temas lması gerekir. 22

İşlem sırasında ETO'nun nem varlığında hava ile patlayıcı reaksiyn vermesi nedeniyle, ETO inert düuentlerle birlikte uygulanır. Sterilizasyndan snra ETO uzaklaştırılır veya yerine inert gaz (CO 2 ) verilir. Çünkü bu madde yüksek kimyasal aktivite ve tksisiteye sahiptir. Gıda ve dku allgrefti gibi gözenekli veya yan gözenekli materyallerde ETO kullanmaktan kaçınılmalıdır. ETO su ve biyljik materyallerin rganik kmpnentleri ile reaksiyna girerek; hidrat, glikl ve diğer ptansiyel kanserjenik rganik bileşikleri (etilen klrhidrin) luşturur. Steril lan ürünlerde etilen ksit kalıntılarının bulunması da ayrı bir dezavantajdır. Gazla muameleden snra, materyal uygun şekilde havalandırılmalı, ETO ve reaksiyn ürünlerinin uzaklaştırılması temin edilmelidir. Bu arada sterilize edilmiş ürünlerin rekntaminasynunu önlemek için tedbir alınmalıdır. Steril üründeki kalıntı miktarı ve klrhidrin, etilen glikl gibi diğer ptansiyel kanserjenik bileşikler tehlikelidir. 1980 yıllarında özellikle etilen ksit ile çalışılan yerlerde akut, subakut ve krnik tksisite reaksiynu gelişmesinden snra bu maddenin kullanımında sınırlamalar getirilmiştir. 1984 yılında Amerika Occupatinal Health and Safety Administratin'de etilen ksit tlerans sınırlan 1-50 ppm ( 8 saat çalışmada) seviyesinde belirlenmiştir (33,36). 4.3 Radyasynla Sterilizasynun Tarihçesi Uluslararası Atm Enerji Ajansı (UAEA), atmik enerjinin barışçıl yllarla kullanılmasını teşvik etmek için sağlıkla ilgili alanlarda, özellikle nükleer tıp ve radyterapide nükleer uygulamalan geliştirmeyi amaçlamıştır. Endüstriyel alanda kullanılan iynizan radyasyn tıp ürünlerinin sterilizasynunda kullanılmaya başlanmıştır. UAEA tıp ürünlerindeki başarılı Sterilizasyndan snra 1970 yılına dğru biyljik dku ve fermasötiklerin sterilizasynuna yönelmiştir. 1960 ve 1970 yıllan sırasında yeni tıp ürünlerinin artması nların kmpleks yapısından dlayı geleneksel larak kullanılan sterilizasyn yöntemlerinin yetersizliğini rtaya çıkarmıştır. Örneğin plimer gibi ısı Sterilizasynun uygulanılmayacağı ürünler geliştirildiği için yeni sterilizasyn yöntemi ihtiyacı rtaya çıkmıştır. Materyale zarar vermemesi ve iyi girişken lması ile Etilen ksit ilk başta aranılan yöntem larak düşünülmüştür. 23

1970'lerde biyljik dkuların sterilizasynu söz knusu lduğunda güvenlik ve fiyat açısından etilen ksite alternatif larak radyasynla sterilizasyn çk etkili bir yöntem larak rtaya çıkmıştır. UAEA tıbbi ürünlerin serilizasynu için rehber yayınlamıştır (IAEA TEC DOC-539). 1990 yılında Amerika'da sterilizasyn dzunun saptanması ve validasynu, İyi Üretim Uygulamaları (Gd Manufacturing Practice (GMP)) ve İyi labratuvar Uygulamalarına (Gd Labratry Practice (GLP)) ihtiyaç duyulmuştur. Sterilizasyn dzunu ayarlamada üründeki mikrbiyal direnç ve sayım fazlalığı ve ürün için sterilite güvenlik seviyeleri, ürünün sn kullanım zamanı önemlidir (33). 4.4 Radyasynla Sterilizasynun Avantajları Radyasyn dku grefti sterilizasynunda yaygın larak kullanılır. Radyasynla Sterilizasynun avantajları: Sterilizasyn sırasında sıcaklıkta önemli bir yükselme lmadığından, ısıya hassas malzemelerde kullanılabilir. Paketlenmiş şekildeki yumuşak veya sert dkulara uygulanabilir. Giriciliğinin yüksek lması nedeniyle, ürünün tipi, yğunluğu veya paketleme şeklinin önemi lmadan geniş kalınlıklara nüfus edebilir. Zaman kntrlü vardır. İynize radyasyn ldukça etkin bir sterilizasyn ajanı lup diğer sterilizasyn yöntemlerine kıyasla greftlere daha az zarar verir ve kalıntı bırakmaz. Yöntem güvenilir lup, bütün örneklerin istenen dzu aldığından emin lmak için her bir pakete hassas dz mnitörleri knulabilir. İşlenmiş greftlerin antijenitesini azaltabilir (36). Diğer sterilizasyn yöntemleri ile karşılaştırıldığında radyasynla Sterilizasynun avantajları tabl l'de gösterilmiştir. 24

Tabl 1: Radyasynla sterilizasynun, tklav ve etilen ksit sterilizasyn yöntemleri ile karşılaştırılması. Faktörler Otklav Etilen Oksit Radyasyn Dku materyalleri Zararlı Kullanışlı değil Sadece yüksek dzda kullanışlı değil Kntrl edilecek Vakum ETO Zaman parametreler Basınç knsantrasynu Sıcaklık Vakum Nem Basınç Zaman Sıcaklık Nem Zaman Kalıntılar Yk Var Yk Karantina 7-14 gün 7-14 gün Yk Sterilizasyn snrası İstenilir Gerekli Gerekli değil test Güvenilirlik İyi İyi Harika Devamlı çalışma Hayır Hayır Evet Çevreye dst İyi Zayıf İyi iş güvenliği iyi Zayıf iyi Paketleme Özel Özel Hayır 25

4.5 Radyaktivite Radyaktif larak bilinen atmların çekirdeğinin kararsız yapıları nedeniyle kendiliklerinden parçalanarak yeni çekirdekler luşturması sırasında bazı ışınlar yayması özelliğine radyaktiflik denir. Bir atma dışardan bir enerji verilirse, atm bu enerjiyi sğurur ve bu atm bir üst enerji seviyesine yani uyarılmış hale geçer. Dış etkenle atmun elektrnlarından bir veya birkaç tanesinin kparılmasıyla meydana gelen laya iynlaşma denir. Radyasynlar dğrudan iynlayıcı radyasynlar ve dlaylı iynlayıcı radyasynlar larak ikiye ayrılırlar. Dğrudan iynlayıcı radyasynlar, alfa, beta ve ağır iynlar gibi elektrik yüklü tanecikler, dlaylı iynlayıcı radyasynlarsa x ve gamma ışını yani elektrmagnetik radyasynlarla nötrnlardan luşur. Dlaylı iynlayıcı radyasynlar, madde ile etkileşirken iynlayıcı özellikleri lan ikincil radyasynlar meydana getirdiklerinden bunlar vasıtasıyla iynlaşma lur (5,29,38). Dlaylı iynlayıcı parçacıkların madde ile etkileşmesi: 1) X ve gamma ışınlarının (elekrmagnetik radyasynların) madde ile etkileşmesi. 2) Nötrnların ( elektrik yükü lmayan parçacıkların) madde ile etkileşmesidir. 4.6 X ve Gamma Işınları X ve gamma ışınlarının her ikisi de elektrmagnetik dalga lup madde ile etkileşmeleri birbirinin aynıdır. Bilinen rady dalgalan ve görünen ışık gibi diğer elektrmagnetik radyasynlardan farkları enerjilerinin yüksek ve dalga bylarının kısa lmasıdır. X ve gamma ışınlarının rijinleri farklıdır. Gamma ışınları kararsız atmun çekirdeğinden yayılırken, X-ışınlan hızlandırılmış elektrnların yüksek atm numaralı hedef atmlarının çekirdeklerine yaklaştıklarında frenlenmeleri ya da çekirdeğe çarpmalarıyla luşur. Her iki ışının elektrik yükü yktur. Elektrik yükleri lmadığından etkileştikleri madde içerisinde itilip çekilemezler ancak ylları üzerindeki parçacıklarla çarpışmalar yaparlar. Gamma ışınlan enerji fazlalığı lan çekirdekler tarafindan yayınlanan elektrmagnetik radyasynlardır. 26

Gamma ışını yayınlanması, çekirdeğin kütle numarası (A) ve atm numarası (Z)'sim değiştirmeksizin uyarılmış haldeki çekirdeğin enerjisini dışarı vermesidir. Dku greftlerini de içeren tıbbi ürünlerin sterilizasynunda pratikçe C-60 ile üretilen y ışınları (iki ayrı enerji seviyesi vardır enerji seviyesi 1,17 MeV ve 1,33 MeV) ve elektrn hızlandırıcı (8-10 MeV) kullanılır. Nadir larak 137 Cs radyiztpu (enerji seviyesi 0,66 MeV) ve elektrik makinası veya elektrn jeneretörü ile ftn luşturan X ışınları (5 MeV kadar) kullanılır, l MeV elektrn sıvı örnekten geçerken 40.000 iynizasyna sebep lur. Gamma ışınları su içinde 12 cm, elektrn hızlandırıcıları 3.5 cm derinliğe ulaştığında dzları % 50 azalır. Elektrn hızlandırıcılarında 5.2 cm de "O" değerine ulaşır. Materyal kalınlaştıkça elektrn hızlandırıcı etkisi azalır. 60 C ttal aktivitesi 0,3 Mci den 3 Mci'ye kadardır (33,38). 4.7 Radyasynun Madde ile Etkileşmesi X ve gamma ışınları madde içinde başlıca üç çeşit etkileşme ile enerji kaybederler. 1) Ftelektrik: Bir ftn içinden geçtiği rtamda yluna rastlayan atmun bir elektrnuna bütün enerjisini (E) vererek nu, pzitif yüklü çekirdeğin çekici kuvvetinden kurtarır. Fırlatılan elektrna ftelektrn denir. Bir elektrnunu kaybeden atmda yüklü iyn haline geçer. 0.5 MeV dan daha küçük enerjili ftnlann ağır elementler tarafından sğurulmasında bu lay önemlidir. 2) Cmptn: Bazen ftn enerjisinin tamamı elektrna geçmez. Çarptığı elektrna enerjisinin bir kısmını vererek nu atmdan firlatır, kendisi de dalga byu büyümüş, dlayısıyla enerjisi azalmış larak geliş dğrultusunla açı yaparak yluna devam eder. Enerjisi 0.5-2.0 MeV arasında lan ftnlann hafif elementlerden luşan rtamlardan absrbsiynunda bu lay diğerlerine göre daha önemlidir. 3) Çift luşumu: Ftnun enerjisi yeterince büyük ise bu ftn atm çekirdeğinin çk yakınından geçerse ftnun enerjisinden (kütlesi yktur) çekirdeğin yakınında aynı anda her birinin kütlesi "m" lan bir negatif elektrn ve bir pzitif elektrn meydana gelir. Elektrmagnetik dalganın enerjisinden madde luşmuştur. Ftnun enerjisi en az 1.02 MeV lmalıdır. 27

Bu üç layın lma ihtimali, x ve gamma ışınlarının enerjileri ile etkileşen maddenin atm numarasına bağlı larak değişir. Gelen radyasyn şiddetindeki azalmadan bahsettiğimizde radyasynun zayıflaması, etkileştiği maddeden terk edilen enerjiden bahsettiğimizde sğurulma terimi kullanılır (5,29). 4.8 Radyasyn Dz Birimleri Radyaktivite miktarı zaman birimdeki bzunma sayısıyla ölçülür. Aktivite ünitesi larak becquerel (Bq) kabul edilir (5,38). l Ci ( Curie) = 3,7 x 10 10 Bq = 37 G Bq X veya y ışınlarının havada luşturdukları iynizasyn etkilerini ölçmede ışınlama dz miktarı Röntgen (R) kullanılır, l gram havada 88,6 erg enerji absrpsiynu luşturan gamma radyasynu dzu l R dir. Absrbe edilen dz birimi gray'dir. ÎR = 2,58. l O" 4 culmb/ kg hava ÎR = 88,6 erg/ g hava dır. IGy = l J/ kg = 10 7 erg/ kg = 10 4 erg / g l rad = looerg / g veya 6,24 x l O 13 ev / g lgy=100rad'dır. 4.9 Radyasynun Hücreye Etkisi Radyasyn hücreye dğrudan veya dlaylı larak etki eder. 1) Radyasyn, enerjisini dğrudan biyljik hedefe verebilir yani DNA veya enzim gibi biyljik mleküllere enerjisini aktararak bunlarda hasar meydana getirebilir. Bu etki radyasynun dğrudan etkisidir. DNA'da tek zincir kırılmasının tamiri klaydır ve bu zarar öldürücü değildir. Çift zincirdeki zararı tamir etmek zr labilir. Bununla birlikte ışınlandığı sırada hücre suçlusunda DNA'nın fiziksel durumu önem taşır. Krmzm yapısında değişmeler veya kırıklar da luşabilir. Radyasynun bölünen hücrelerdeki öldürücü etkilerinin temelini krmzm kırılmaları luşturmaktadır. 28

2) Biyljik materyallerde hasarın radikallerle meydana gelmesine radyasynun dlaylı etkisi denir. Bir ftnun su mlekülüne çarpmasından snra indirekt yldan 4 rganik mlekül harap lmuş lur. İndirekt etki lasılığı direkt etki lasılığından daha büyüktür (29). 4.10 Radyasynun İndirekt Etkisinin Aşamaları Radyasynun indirekt etkisinde iynlaştırıcı radyasynun hücrelerle etkileşmesi ile biyljik hasarın görülmesi arasında birbirini takip eden 4 lay meydana gelir. 1) Fiziksel lay: Radyasynun enerjisini hücrenin atm ve mleküllerine aktarması ve uyarılması ya da iynlaşmanın meydana gelmesi fiziksel lay lup, bu etkileşme l O" 13 saniye içerisinde meydana gelir. İynlayıcı radyasyn + FfeO -» H 2 O + + e" meydana gelen elektrnlar su mlekülü ile birleşir. 2) Fizik-kimyasal lay: Fiziksel layda rtaya çıkan birincil ürünler hücre içerisinde ikincil ürünlerin meydana çıkmasına neden lur. Kimyasal larak çk reaktif lan bu ikincil ürünler hücrenin mleküllerinde parçalanmaya yl açabilir. Fizik-kimyasal lay, l O" 3 - l O" 10 saniye arasında değişen bir zamanda lur. H 2 O' -» *H 3) Kimyasal lay: Fizik kimyasal kademede rtaya çıkan reaktifler hem kendi aralarında hem de hücrenin daha evvel etkileşmeye girmemiş mlekülleri arasında kimyasal reaksiynlara yl açarak brymleküler bzukluklara neden lurlar. Kimyasal kademedeki laylar saniyeler düzeyindedir. 'H + *H -> H 2 *OH + *OH -> H 2 O 2 4) Biyljik lay: Biyljik açıdan önemli lan hedef mleküllerle reaksiyna girmiş lan ürünler biyljik hasara yl açarlar. Biyljik etki hücrenin rganizmadaki önemine ve hasarın niteliğine göre çk az veya öldürücü labilir. 29