Işık uyaranıyla hazırlanan hidrojellerin sferoid temelli biyomürekkep olarak geliştirilmesi
Development of light-stimulated hydrogels as spheroid-based bioink
- Tez No: 1016130
- Danışmanlar: PROF. DR. DENİZ CEYLAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Biyoloji, Biyoteknoloji, Polymer Science and Technology, Biology, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Biyoloji, Biyoteknoloji, Doku mühendisliği, Üç boyutlu baskı, Biology, Biotechnology, Tissue engineering, 3D printing
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bezm-İ Alem Vakıf Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
- Bilim Dalı: Biyoteknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Rejeneratif tıp ve biyoteknoloji alanındaki güncel yaklaşımlar; işlevini yitirmiş doku ve organların onarımı veya replasmanı amacıyla hücreler, biyouyumlu iskeleler ve moleküler sinyal faktörlerinin entegre edildiği fonksiyonel yapay sistemlerin geliştirilmesine odaklanmaktadır. Günümüzde, geleneksel iki boyutlu (2B) hücre kültürü modellerinin, hücrelerin doğal mikroçevresinde (in vivo) gerçekleşen karmaşık hücre-hücre ve hücre-matris etkileşimlerini taklit etmekte yetersiz kaldığı bilinmektedir. Bu eksikliği gidermek amacıyla geliştirilen üç boyutlu (3B) in vitro modeller, özellikle sferoid kültür sistemleri, hayvan modellerine geçiş öncesinde kritik bir biyolojik köprü görevi görmektedir. Ancak, sferoidlerin mevcut yöntemlerle standart ve yüksek verimle üretilmesi ile biyobaskı süreçlerinde maruz kalınan mekanik stres faktörlerine rağmen yapısal bütünlüklerinin korunması, halen önemli bir teknik zorluk teşkil etmektedir.Bu tez çalışması kapsamında, belirtilen sınırlamaları aşmak amacıyla su içinde su (S/S) emülsiyon sistemine dayalı özgün ve yüksek performanslı bir biyomürekkep stratejisi tasarlanmıştır. Çalışmanın temel metodolojisi, GelMA (jelatin metakrilat) içeren sürekli dış faz ile PEG polimeri aracılığıyla hücreleri barındıran bir iç fazdan oluşan çift fazlı bir yapıya dayanmaktadır. Geliştirilen bu sistemde, dış faz fotopolimerizasyon yoluyla çapraz bağlanarak hücre dışı matrisi (ECM) taklit eden koruyucu bir ağ yapısı oluştururken; iç faz ise hücrelerin sulu damlacıklar içerisinde doğal proliferasyon kapasitelerini kullanarak sferoid formunda organize olmalarına olanak tanıyan optimize edilmiş bir mikroçevre sunmaktadır. Hazırlanan emülsiyon biyomürekkebi, ekstrüzyon tabanlı biyoyazıcı teknolojisiyle entegre edilerek kişiye özel doku iskelelerinin üretimini mümkün kılmıştır. Sistemin sunduğu yüksek koloidal stabilite ve düşük damlacıklar arası itme kuvvetleri, biyobaskı sonrasında oluşan sferoidlerin küresel morfolojisinin ve hücresel canlılığının korunmasını sağlamıştır. Reolojik analizler, sistemin karakteristik kayma incelmesi davranışı sayesinde düşük basınçlarda yüksek çözünürlüklü baskı imkânı sunduğunu doğrulamıştır. Literatürde ilk kez bu proje kapsamında tasarlanan“su-su emülsiyonu içerisinde sferoid oluşturma ve biyobaskı”yöntemi, tamamen özgün bir yaklaşım sunmaktadır. Elde edilen bulgular, geliştirilen yöntemin sferoidlerin yüksek verimle üretilmesi ve taşınması için ideal bir platform olduğunu ortaya koymaktadır. Proje çıktıları, bir yandan kişiselleştirilmiş ilaç taramaları ve kanser araştırmaları için gelişmiş klinik öncesi modeller sunarken; diğer taraftan doku mühendisliği, deri greftleri ve hücresel tedaviler için erişilebilir, ölçeklenebilir ve fonksiyonel biyomalzeme çözümleri üretilmesine stratejik bir katkı sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Current approaches in regenerative medicine and biotechnology focus on the development of functional artificial systems that integrate cells, biocompatible scaffolds, and molecular signaling factors for the repair or replacement of damaged tissues and organs. It is well recognized that conventional two-dimensional (2D) cell culture models are insufficient to recapitulate the complex cell–cell and cell–matrix interactions present in the native in vivo microenvironment. To overcome these limitations, three-dimensional (3D) in vitro models-particularly cell spheroids-have emerged as a critical biological bridge prior to the transition to animal models. However, achieving standardized and high-throughput production of spheroids, while preserving their structural integrity during bioprinting processes, remains a significant technical challenge due to the mechanical stresses imposed during extrusion-based fabrication. In this thesis, an original and high-performance bioink strategy based on an aqueous two-phase (water-in-water, W/W) emulsion system was designed to address these challenges. The core methodology relies on a biphasic structure consisting of a continuous external phase containing gelatin methacrylate (GelMA) and an internal phase composed of polyethylene glycol (PEG) that encapsulates the cells. In this system, the external phase undergoes photocrosslinking to form a protective network that mimics the extracellular matrix (ECM), while the internal aqueous phase provides an optimized microenvironment that enables cells to self-organize into spheroidal structures through their intrinsic proliferative capacity. The emulsion-based bioink was successfully integrated with extrusion-based bioprinting technology, enabling the fabrication of customized tissue scaffolds. The high colloidal stability of the system and the low inter-droplet repulsive forces ensured the preservation of spheroid morphology and high cell viability during the bioprinting process. Rheological analyses confirmed that the characteristic shear-thinning behavior of the bioink allowed high-resolution printing under low extrusion pressures. Notably, the“spheroid formation and bioprinting within a water-in-water emulsion”approach proposed in this study represents a fully original strategy that, to the best of our knowledge, has not been previously reported in the literature. Overall, the findings demonstrate that the developed platform is highly suitable for the efficient production, protection, and transport of cell spheroids. The outcomes of this work provide advanced preclinical models for personalized drug screening and cancer research, while also offering scalable, accessible, and functional biomaterial solutions for tissue engineering applications, including skin grafts and cell-based therapies.
Benzer Tezler
- Silicon nanocrystal doped polymer nanowire array
Silikon nanokristal gömülü polimer nanotel diziler
MUHAMMET ÇELEBİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Bölümü
DOÇ. DR. MEHMET BAYINDIR
- Near-ir absorbing bodipy functionalized spions: A potential magnetic nanoplatform for diagnosis and therapy
Yakın kızıl ötesi bölgede absorbe eden bodıpy türevleri ile fonksiyonlandırılmış süper paramanyetik demir oksit nanoparçacıkları: Tanı ve terapi için potansiyel manyetik nanoplatform
ELİF ERTEM
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. ENGİN UMUT AKKAYA
- Epilepsi hastalarında refleks nöbet uyaran taraması ve refleks nöbet uyaranı varlığında, kognitif fonksiyonların interiktal EEG üzerine etkisinin araştırılması
Scanning reflex seizures precipitants in patients with epilepsy and in the presence of reflex precipitants investigation of the effects of cognitivite functions on interictal EEG
ESER BULUŞ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2014
Nörolojiİstanbul ÜniversitesiNöroloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEHER NAZ YENİ
- Sıçanlarda TGF-beta ile oluşturulan peyroine hastalığı modelinde ışık ve elektron mikroskopik inceleme ve hiperbarik oksijen tedavisinin etkinliği
Başlık çevirisi yok
CENK GÜLGÜN
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2002
Deniz ve Sualtı Hekimliğiİstanbul ÜniversitesiDeniz ve Sualtı Hekimliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. SALİH AYDIN
PROF.DR. ŞAMİL AKTAŞ
- Görsel uyarılmışpotansiyel (GUP) ve elektroretinogram (ERG) testleri için ışık yayan diyot (LED) kullanımı
Use of light emitting diode (LED) for visual evoked potential (VEP) and electroretinogram (ERG) recordings
SERKAN AKSU
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Fizyolojiİstanbul ÜniversitesiFizyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SACİT KARAMÜRSEL