Nanopatterned tubular collagen scaffolds for vascular tissue engineering
Damar doku mühendisliği amaçlı nanodesenli tübüler kollajen hücre taşıyıcıları
- Tez No: 255655
- Danışmanlar: PROF. DR. PANKAJ VADGAMA, PROF. DR. VASIF HASIRCI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Doku mühendisliği, Tissue engineering
- Yıl: 2009
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Gelişmiş ülkelerde başta gelen ölüm sebeplerinden biri, küçük ve orta çaplı damarları etkileyen kalp damar hastalıklarıdır. Bu gibi durumlarda genellikle sınırlı miktarda olan otolog damarlar kullanılmaktadır. Doku mühendisliği ile üretilmiş bir yapay damar bu soruna nihai çözüm olabilir. Hücrelerin, hücre taşıyıcıları üzerinde, doğal dokuda oldu gibi organize bir şekilde büyütülmesi geliştirilmiş mekanik özelliklere sahip yapay dokuların elde edilmesi için araştırılmaktadır. Bu çalışmada 650 nm, 500 nm ve 332.5 nm eninde kanallara sahip kolajen hücre taşıyıcılarına insan damar düz kas ve insan endotel hücreleri önce ayrı ayrı ekilmiş sonra da tübüler formdaki taşıyıcılarda ko-kültüre edilmişlerdir. Film şeklindeki taşıyıcılar endotel hücreleri ile ekildiklerinde nanodesenlerin hücreleri yönlendirmediği, yüzeye ilk tutunmalarını ve yüzeyde çoğalmalarını etkilemedikleri, buna karşın sıvı akışı altında hücrelerin yüzeyde kalmalarını belirgin ölçüde arttırdıkları gözlenmiştir. Desensiz yüzeylerde sıvı akışı uygulandıktan sonraki hücre miktarı ilk ekilenin % 35 ± 10'i iken 332.5 nm desenli yüzeyde % 75 ± 4 ve 650 nm desenli yüzeyde % 91 ± 5 olarak bulunmuştur. Düz kas hücreleri ile ekildiklerinde 332.5 nm olan en küçük boyutlu desenin bile hücre yönlenmesini sağladığı ve bu yönlenmenin mekanik özellikleri arttırdığı görülmüştür. Nanodesenlerin varlığı mutlak kopma mukavemetini (UTS) sıfırıncı gündeki değer olan 0.55 ± 0.11'den 75. günde 1.63 ± 0.46 MPa'a kadar çıkarmıştır ki bu değer doğal damarların UTS değer aralığı içindedir. 4 MPa civarında bulunan Elastik Modül de bu aralık içerisindedir. Bu filmler son kademede sarılarak tüp şekline çevrildikleri için hücrelerin beslenmesinde rol oynayacak olan moleküler difüzyon, oksijen and 4-asetaminofenol molekülleri için incelenmiş ve hücresiz formda sırasıyla 1.86 ± 0.39 x 10-7 cm2.s-1 ve 5.41 ± 2.14 x 10-7 cm2.s-1 olarak bulunan bu değerler hücre ekildiğinde 4 katına çıkmıştır ki, bu değerler doğal dokuların değer aralığındadır. Tüp şeklindeki taşıyıcı (iki tarafında da nanodesen bulunan kolajen tüp) üzerinde her iki tip hücre ko-kültüre edildiklerinde düz kas hücrelerinin tüpün dış tarafında büyüdüğü ve yönlendikleri, ve endotellerin tüpün iç yüzeyinde tek katman halinde büyüdükleri gözlemlenmiştir.Sonuç olarak bu çalışma hücre yönlendirmesinin doku mühendisliği yöntemleri ile elde edilmiş damarların mekanik özelliklerinin arttırılmasında kullanılabileceğini ve damar doku mühendisliğinin en önemli iki sorunu olan yetersiz mekanik özellikler ve sıvı akışı koşullarında tek katman halinde bir endotel tabakası elde edilmesinin başarılmasında kullanılabilecegini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
One of the major causes of death in developed countries is cardiovascular disease that affects small and medium sized blood vessels. In most cases autologous grafts have to be used which have limited availability. A functional tissue engineered vessel can be the ultimate solution for vascular reconstruction. Tissue engineered constructs with cells growing in an organized manner have been shown to have improved mechanical properties. In the present study collagen scaffolds with 650 nm, 500 nm and 332.5 nm wide channels and ridges were seeded with human vascular smooth muscle cells (VSMC) and human endothelial cells seperately and then co-cultured on tubular scaffolds. When the films were seeded with endothelial cells it was observed that nanopatterns do not affect cell proliferation or initial cell alignment; however, they significantly influenced cell retention under shear (fluid flow). While 35 ± 10 % of the cells were retained on unpatterned films, 75 ± 4 % was retained on 332.5 nm patterned films and even higher, 91 ± 5 % was retained on 650 nm patterned films. It was shown that nanopatterns as small as 332.5 nm could align the vascular smooth muscle cells (VSMC) and that alignment significantly improved mechanical properties. Presence of nanopatterns increased the ultimate tensile strength (UTS) from 0.55 ± 0.11 on Day 0 to as much as 1.63 ± 0.46 MPa on Day 75, a value within the range of natural arteries and veins. Similarly, Young?s Modulus values were ca. 4 MPa, again in the range of the natural vessels. Since the films would be ultimately rolled into tubes of collagen, nutrient transfer through the films is quite crucial. Diffusion coefficient for 4-acetaminophenol and oxygen through the collagen films were found to be 1.86 ± 0.39 x 10-7 cm2.s-1 and 5.41 ± 2.14 x 10-7 cm2.s-1, repectively in the unseeded form, and increased by 4 fold after cell seeding, which is comparable to that in natural tissues. When both cell types were co-cultured on the nanopatterned tubes (a both-side nanopatterned collagen tube), it was shown that on the outside of the tube VSMCs proliferated in an oriented manner and on the inside endothelial cells proliferated as a monolayer.Therefore, this study showed that cell guidance enhances the mechanical properties of engineered vessels, and help overcome the two most important challenges in vascular tissue engineering; the need for adequate mechanical properties and continuous lining of endothelial cells even under physiological shear stress.
Benzer Tezler
- Development of nanopatterns on self assembled monolayer (SAM) organic films using scanning probe microscope (SPM) nanolithography techique
Kendinden bağlanan tek katmanlı organik filmler üzerinde (SAM) nanolithografi tekniği kullanılarak nanodesenlerin geliştirilmesi
SEMRA GÜL
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SALİH OKUR
DOÇ. DR. METİN TANOĞLU
- Elipsometre temelli oligonükleotid ve oligopeptid probları taşıyan tekli ve çoklu sensör yüzeylerinin hazırlanması
Preparation and use of single and multichannel ellipsometry based sensor surfaces carrying oligonucleotide and oligopeptide probes
BORA GARİPCAN
Doktora
Türkçe
2008
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERHAN BİŞKİN
- Karbon esaslı filmlerin üretimi ve karakterizasyonu
Production of carbon based films and their characterization
İFAKAT SEDA ERBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÜRGEN
- Nikel nano tellerin üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of nickel nanowires
CANSU KARAHASANOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÜRGEN
- Immobilization of zeolite crystals on solid substrates for biosensor aplications
Biyosensör uygulmaları için katı yüzeylere zeolit kristallerinin tutturulması
SEÇKİN ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. RAŞİT TURAN
YRD. DOÇ. DR. BURCU AKATA KURÇ