Collagen-based meniscus tissue engineering: Design and application
Kollajen temelli yapay menisküs: Tasarım ve uygulaması
- Tez No: 305628
- Danışmanlar: PROF. DR. NESRİN HASIRCI, PROF. DR. VASIF HASIRCI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 153
Özet
Menisküs, dış bükeyinde kaval kemiği (tibia) ve iç bükeyinde uyluk kemiğinin (femur) kaydığı yarım ay şeklinde bir yapıdır. Menisküsün eklem kayması, şok emilimi, yükün aktarılması ve eklem dayanıklılığı gibi çeşitli işlevleri vardır. Menisküs yırtıklarını tedavi etmek için çeşitli yöntemler denenmiştir. Ancak, bu yöntemlerin her biri çeşitli açılardan yetersizdir. Doku mühendisliği, diğer yaklaşımlardan kaynaklanan sorunlardan kaçınmak için umut vadeden bir çözüm olarak görünmektedir. Bu çalışmada, doğal insan menisküsünü taklit etmek amacıyla doku mühendisliği yöntemiyle üç boyutlu (3D) kollajen temelli bir yapı üretilmiştir. Farklı koşullarda hazırlanan üç farklı sünger birleştirilmiş ve aralarına nano/mikrofiber katmanlar yerleştirilmiştir. Doğal dokunun yapısını taklit edebilmek için, 3-boyutlu yapının üst tabakası -20ºC?de dondurulduktan sonra liyofilize edilmiş kollajen-kondroitin sülfat-hyaluronik asit (Coll-CS-HA) temelli süngerden oluşmuştur. Orta ve alt tabakalar sırayla -20ºC ve -80ºC?de dondurulup liyofilize edilen kollajen süngerlerle yapılmıştır. Yönlendirilmiş nano/mikrofiberler kollajen-poli(L-laktik-ko-glikolik asit) (Coll-PLGA) ile hazırlanmıştır. 1-etil-3-(3-dimetilaminopropil) karbodiimit/N-hidroksisüksinimit (EDC/NHS), genipin (GP), glutaraldehit (GLU) gibi kimyasal çapraz bağlayıcılar tek başına ya da dehidrotermal (DHT) yöntemiyle birlikte farklı çapraz bağlama işlemleri kullanılmış ve basma ve çekme özelliklerine dayanarak, DHT ile birleştirilmiş EDC/NHS çalışma için çapraz bağlayıcı olarak seçilmiştir. Kuru haldeki süngerlerin ve 3-boyutlu yapının mekanik özellikleri (basma, çekme ve kayma) değerlendirilmiştir. Mekanik açıdan en yüksek değerler 3-boyutlu yapılarla elde edilmiştir. Daha sonra, in vitro çalışmalarda hücre yapışması, çoğalması, hücre dışı matris (ECM) ve glikozaminoglikan (GAG) üretimi gibi hücre davranışlarını incelemek amacıyla bütün süngerlere ve 3-boyutlu yapıya fibrokondrosit hücresi ekilmiştir. Ayrıca, hücre varlığının ve çoğalmasının ıslak sünger ve 3-boyutlu yapıların sıkıştırma altındaki özellikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Beklendiği üzere, en yüksek hücre çoğalması ve sıkıştırma değerleri 3-boyutlu yapılarla elde edilmiştir. Son olarak, hücreli yapılar Yeni Zelanda tavşanlarına meniskektomi sonrası implante edilmiştir. İlk makroskopik sonuçlar bu 3-boyutlu yapının menisküs yırtılmalarında kullanıma uygun olabileceğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Meniscus is a wedge shaped structure, with a convex base attached to a flat tibial surface, and with a concave femoral surface, on which femur and tibia articulate. It has several functions including joint lubrication, shock absorption, load transmission and joint stability. Various methods were tried to treat meniscal tears but each has its own drawbacks. Tissue engineering seems to be a promising solution that avoids all the problems associated with the other approaches. In this study, a three dimensional (3D) collagen-based structure was prepared by tissue engineering to mimic the natural human meniscus. Three different foams prepared under different conditions were combined and nano/microfibrous layers were placed in between them. To mimic the properties of the natural tissue, the top layer was composed of collagen-chondroitin sulfate-hyaluronic acid (Coll-CS-HA) prepared by freezing at -20ºC followed by lyophilization. The middle and bottom layers were made with just collagen after freezing at -20ºC and -80ºC, respectively and lyophilization. Aligned nano/microfibers were prepared using collagen-poly(L-lactic-co-glycolic acid (Coll-PLGA). Various crosslinking procedures such as 1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl) carbodiimide/N-hydroxysuccinimide (EDC/NHS), genipin (GP), glutaraldehyde (GLU) either alone or in combination with dehydrothermal treatment (DHT) were used and based on both compressive and tensile properties, the best crosslinker was chosen to be DHT+EDC/NHS. Mechanical properties (compressive, tensile and shear) of the dry foams and the final 3D construct were evaluated. The highest mechanical properties were obtained with the 3D construct. Then all these foams and the 3D construct were seeded with human fibrochondrocytes to study the cell behavior such as attachment, proliferation, and extracellular matrix (ECM) and glucosaminoglycan (GAG) production. Furthermore, the influence of cell seeding on the compressive properties of wet individual foams and the 3D construct was observed. As expected, the highest cell proliferation and compressive properties were obtained with the 3D construct. Finally, the 3D constructs, seeded with fibrochondrocytes, were implanted in New Zealand rabbits after meniscectomy. The initial microscopical examination show that the 3D construct has a significant potential as a meniscus substitute.
Benzer Tezler
- A three-dimensional printed, polycaprolactone/hydrogel based, tissue engineered meniscus
Üç boyutlu basım ve doku mühendisliği yöntemleriyle üretilmiş polikaprolakton/hidrojel temelli yapay menisküs
GÖKHAN BAHÇECİOĞLU
Doktora
İngilizce
2018
BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VASIF HASIRCI
PROF. DR. NESRİN HASIRCI
- Poly(L-Lactic acid) (PLLA)-based meniscus tissue engineering
Poli(L-laktik asit) (PLLA)-temelli menisküs doku mühendisliği
GÖKHAN BAHÇECİOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyoteknoloji Bölümü
PROF. DR. NESRİN HASIRCI
PROF. DR. VASIF HASIRCI
- Menisküs doku mühendisliği için hibrit doku iskelelerin geliştirilmesi
Development of hybrid scaffolds for meniscus tissue engineering
GİZEM ZİHNA
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİL MURAT AYDIN
- 3 boyutlu yazıcı ile basılmış, odak ayarlı kolajen katkılı zarlı mikro akışkan mercek
A 3D-printed tunable fluidic lens with collagen-enriched membrane
ESAT CAN ŞENEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ONUR FERHANOĞLU
- Kollajen bazlı biyomateryaller
Collagen based biomaterials
ERDİNÇ ORAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1999
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERHAN PİŞKİN