Biodegradable poly(ester-urethane) scaffolds for bone tissue engineering
Kemik doku mühendisliği için biyobozunur poli(ester-üretan) destek yapılar
- Tez No: 305757
- Danışmanlar: PROF. DR. JULİO SAN ROMAN, PROF. DR. NESRİN 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: 147
Özet
Son on yılda, vücut içine yerleştirildikten sonra zararsız bileşenlere parçalanabilen poliüretanlar (PU) biyomalzeme olarak doku mühendisliği uygulamalarında oldukça dikkat çekmiştir. Birçok çalışma özellikle amino asit temelli PU'ların geliştirilmesine odaklanmış olduğu halde, amino asit bazlı PU'ların doku mühendisliğine yönelik uygulamaları çok azdır. Bu çalışmada, lisin diizosiyanat (LDI) ve polikaprolakton diol (PCL) temelli biyouyumlu ve biyobozunur termoplastik bir poli(ester-üretan) (PEU) sentezlenmiş, iki boyutlu (2D) ve üç boyutlu (3D) destek yapıların hazırlanmasında kullanılmıştır. Elde edilen polimer tam karakterizasyon için 2D film olarak elde edilmiş ve polimerin ~12 MPa'lık bir elastik modulüs değeriyle birlikte oldukça elastik bir yapıya sahip olduğu bulunmuştur. 2D yapıların yüzeyleri, malzeme-hücre etkileşimini incelemek amacıyla mikrodesenleme ve fibrinojen kaplama ile değiştirilmiştir. 3D iskele yapılar tuz uzaklaştırma ve hızlı prototiplendirme (bioplotting) teknikleriyle elde edilmiştir. 3D iskele yapılar farklı gözenek boyutu ve mekanik dayanım göstermiştir. Bioplotting tekniğiyle elde edilen iskele yapılar ~450 µm büyüklükte homojen gözenek boyutuna sahip olup tuz uzaklaştırma tekniğiyle elde edilen yapılardan (~147 kPa) daha büyük basma modulüsü (~4.7 MPa) göstermiştir. Tuz uzaklaştırma ile elde edilen 3D iskele yapılar, 5 µm - 350 µm aralığında eşit olmayan gözenek boyutu dağılımına sahip olup enzimli ortamda film ve bioplotting ile elde edilen yapılara göre daha hızlı bozunma profili göstermiştir. Polimerin biyouyumluluğu ve elde edilen destek yapıların osteogenesis için uygunluğunun araştırılmasında fare kemik iliği kök hücreleri (BMSC) kullanılmıştır. 2D yapılar üzerinde mikrodesen varlığı, osteoblastik işlev üzerinde bir etki göstermezken fibrinojen varlığı hücre yapışmasını ve çoğalmasını arttırmıştır. von Kossa boyama ve EDX analiziyle doğrulanan sonuçlara göre, üretilen bütün 3D PEU destek yapılar hücre çoğalmasını, osteoblastik farklılaşmayı ve hücre dışı matrisin (ECM) birikmesini desteklemiştir ve en yüksek osteoblastik aktivite, bioplotting ile elde edilen yapılar üzerinde görülmüştür. Sonuçlar, sentezlenen PEU temelli iskele yapıların BMSC'lerin osteoblastik hücreye farklılaşmasını ve mineralizasyonunu uyarabildiğini göstermiştir ve bu nedenle, bu iskele yapılar kemik doku mühendisliğine yönelik kullanım için uygun adaylar olabilirler
Özet (Çeviri)
During last decade, polyurethanes (PUs) which are able to degrade into harmless molecules upon implantation have received a significant level of attention as a biomaterial in tissue engineering applications. Many studies are focused especially on development of PUs based on amino acid derivatives; however, there are only few applications of amino acid based PUs in tissue engineering. In this study, a biocompatible and biodegradable thermoplastic poly(ester-urethane) (PEU) based on L-lysine diisocyanate (LDI) and polycaprolactone diol (PCL) was synthesized and used for the preparation of two dimensional (2D) films and three dimensional (3D) scaffolds. The resulting polymer was casted as 2D films for full characterization purpose and it was found that it is highly elastic with modulus of elasticity ~12 MPa. Surfaces of 2Ds were modified via micropatterning and fibrinogen coating to check the material-cell interaction. The 3D scaffolds were obtained by salt leaching and rapid prototyping (bioplotting) techniques. The 3D scaffolds had various pore size and porosity with different mechanical strength. The bioplotted scaffolds had uniform pore size of ~450 µm and exhibited higher compressive modulus (~4.7 MPa) compared to those obtained by salt leaching (~147 kPa). Salt leached 3D scaffolds had inhomogenous pore size distribution in the range of 5 µm - 350 µm and demonstrated greatest degradation profile compared to 2D films and 3D bioplotted samples under enzymatic condition. Rat bone marrow stem cells (BMSCs) were used to investigate the biocompatibility of the polymer and suitability of fabricated scaffolds for osteogenesis. Presence of micropatterns on 2D matrices did not show any influence on osteoblastic function, but presence of fibrinogen enhanced cell attachment and proliferation. All of the fabricated 3D PEU matrices supported proliferation, osteoblastic differentiation and extracellular matrix (ECM) deposition with highest osteoblastic activity on bioplotted scaffolds which confirmed by von Kossa staining and EDX analysis. The results indicated that the synthesized PEU based scaffolds were able to induce osteoblastic differentiation and mineralization of BMSC and therefore these scaffolds can be good candidates to be used in bone tissue engineering
Benzer Tezler
- Investigations on the biodegradable polymeric and inorganic substrates for controlled drug delivery and bone and cartilage repair
Kontröllü ilaç salımı ve kemik ve kıkırdak doku onarımları için kullanılacak biyobozunur polimerik ve inorganik substratlar hakkındaki incelemeler
AYCAN GÜNAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDAL BAYRAMLI
- Poli(alfa-hidroksi ester üretan) esaslı biyobozunur polimerlerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of poly (alpha-hydroxy ester urethane)-based biodegradable polymers
ÇİĞDEM ÇİÇEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
BiyomühendislikMarmara ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLHAN KAYAMAN APOHAN
- Fosfor grupları içeren epokside soya yağı esaslı poliollerin sentezi ve alev geciktirici özelliklerinin incelenmesi
Synthesis of phosphorus containing epoxidized soybean oil polyols and examination of their flame retardant properties
DENİZ YERLEŞTİ
- Diels-alder 'click' cycloadditions: A tool for synthesis of macromolecules
Makromolekül sentezinde metot olarak diels-alder 'click' halkasal katılım reaksiyonu
MELİHA MERVE
- Hidrojen transfer kopolimerizasyonu ile yeni bir poli(ester-amit) sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of a new poly(ester-amide) via hydrogen tranfer copolymerization
ÜMİT KELEŞ