Biomimetic self-assembled peptide nanofibers for bone regeneration
Kemik doku rejenerasyonu için kendiliğinden toplanan biyomimetik peptit nanofiberler
- Tez No: 313504
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZGÜR GÜLER, YRD. DOÇ. DR. AYŞE BEGÜM TEKİNAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 114
Özet
Kendiliğinden toplanan peptit nanofiberler; çok yönlü, biyofonksiyonel ve hücrelerarası iskeleyi taklit edebilen yapılarından dolayı rejeneratif tıp alanında sıklıkla kullanılmaktadır. Bu yapılar sayesinde kemik doku rejenerasyonu uygulamalarında kullanılmak üzere osteokondüktif ve osteoindüktif peptit nanofiberler elde edilebilmektedir. Bu tezde, hücrelerarası iskeleyi taklit eden peptit nanofiberlerden oluşan iki boyutlu jellerin kullanılması ve titanyum implentlerin fonksiyonelleştirilmesi gibi iki farklı yaklaşım kullanılarak kemik doku rejenerasyonu ve mineralizasyonu amaçlanmıştır. İlk olarak, hücrelerarası iskeleyi taklit eden peptit nanofiberlerin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu sebeple, kemik hücrelerarası iskelesi yapısında bulunan glikozaminoglikanların kimyasal yapıları kullanılarak glikozaminoglikanları taklit edebilen peptit nanofiberler tasarlanmıştır. Glikozaminoglikan mimetik peptit nanofiberler, osteojenik aktivitede çok önemli rolü olan BMP-2 büyüme faktörüyle etkileşim göstermiştir. Bu peptit nanofiberlerin glikozaminoglikanları taklit eden yapısı ve BMP-2 ile olan etkileşiminin, osteoblast hücrelerinin osteojenik aktivitesini ve mineralizasyonunu arttırdığı gözlemlenmiştir. ALP aktivitesi, Alizarin Red boyaması ve EDAX spektroskopisi sonuçları, peptit nanofiberlerin osteojenik hücrelerin mineralizasyonunu önemli ölçüde tetiklediğini göstermiştir.Ayrıca, titanyum biyomedikal implentlerde meydana gelen kemik doku entegrasyon problemlerini önlemek için, midyelerin yapışma mekanizmasından faydalanarak, hibrit osteokondüktif peptit nanofiber sistemi geliştirilmiştir. Bu sebeple, Dopa molekülü konjuge edilmiş peptit amfifiller, osteojenik aktivite sağlayan biyolojik peptit sekansı içeren peptit amfifillerle beraber kullanılarak titanyum yüzeyleri biyofonksiyonel hale getirilmiştir. Dopa yoluyla yüzeye immobilize olan osteojenik peptit nanofiberler, implent ile osteoblast hücreleri arasında osteokondüktif bir ara yüzey oluşturmuştur ve bu yüzeyler kaplanmamış yüzeye kıyasla yumuşak doku oluşumuna sebebiyet veren fibroblastların bağlanma ve yaşamalarını inhibe etmiştir. Özet olarak, osteojenik hücrelerin osteojenik aktivite ve mineralizasyonunu tetikleyen osteoindüktif ve osteokondüktif peptit nanofiberler geliştirilmiştir. Geliştirilen biyoaktif peptit nanofiberler kemik doku mühendisliğinin klinik uygulamalarında kullanılmasında ümit vadetmektedir.
Özet (Çeviri)
Self-assembled peptide nanofibers are exploited in regenerative medicine applications due to their versatile, biofunctional and extracellular-matrix-resembling structures. These properties provide peptide nanofibers with osteoinductive and osteoconductive behaviors for bone regeneration applications through several approaches. In this thesis, two different approaches were discussed, which were developed to induce bone regeneration and mineralization including extracellular matrix mimicking peptide nanofibers based 2-D gel formation and surface functionalization of titanium implants. For this purpose, we designed glycosaminoglycan-mimetic peptide nanofibers inspired by chemical structure of glycosaminoglycans present in the bone extracellular matrix. We demonstrated that glycosaminoglycan-mimetic peptide nanofibers interact with BMP-2, a critical growth factor for osteogenic activity. Glycosaminoglycan-mimicking ability of the peptide nanofibers and their interaction with BMP-2 promoted osteogenic activity of and mineralization by osteoblastic cells. ALP activity, Alizarin Red Staining and EDAX spectroscopy indicated efficacy of the peptide nanofibers for inducing mineralization.We also developed a hybrid osteoconductive system for titanium biomedical implants inspired by mussel adhesion mechanism in order to overcome bone tissue integration problems. For this purpose, Dopa conjugated peptide nanofiber coating was used along with bioactive peptide sequences for osteogenic activity to enhance osseointegration of titanium surface. Dopa-mediated immobilization of osteogenic peptide nanofibers on titanium surfaces created an osteoconductive interface between osteoblast-like cells and inhibited adhesion and viability of soft tissue forming fibroblasts compared to the uncoated titanium substrate.In summary, osteoinductive and osteoconductive self-assembled peptide nanofibers were developed to promote osteogenic activity and mineralization of osteogenic cells. These bioactive nanofibers provide a potent platform in clinical applications of bone tissue engineering.
Benzer Tezler
- Developing peptide modified novel bioactive materials for bone tissue engineering applications
Kemik doku mühendisliği uygulamaları için peptit ile modifiye edilmiş özgün biyoaktif malzemelerin geliştirilmesi
GÜNNUR PULAT
Doktora
İngilizce
2021
Mühendislik Bilimleriİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiBiyomedikal Teknolojiler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OZAN KARAMAN
- Bioactive peptide nanofibers for bone tissue regeneration
Biyoaktif peptit nanofiberlerin kemik rejenerasyonu için kullanılması
GÜLİSTAN TANSIK
Doktora
İngilizce
2017
Biyolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AYŞE BEGÜM TEKİNAY
PROF. MUSTAFA ÖZGÜR GÜLER
- Self-assembled peptide template directed synthesis of one-dimensional inorganic nanostructures and their applications
Kendiliğinden düzenlenen peptit kalıplar yardımıyla inorganik tek-boyutlu nanoyapıların sentezi ve uygulama alanları
HANDAN ACAR
Doktora
İngilizce
2012
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZGÜR GÜLER
- Self-assembled peptide based biomaterials for drug delivery and regenerative medicine
Moleküler kontrollü bir araya gelme yöntemiyle oluşturulan peptit bazlı biyomalzemelerin ilaç taşınımı ve rejeneratif tıp alanlarında uygulamaları
GÖKSU ÇİNAR
Doktora
İngilizce
2016
Biyokimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZGÜR GÜLER
- Bioinspired materials for regenerative medicine and drug delivery applications
Biyoesinlenilmiş malzemelerin rejeneratif tıp ve ilaç taşınımı alanlarında uygulamaları
SEREN HAMSICI
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Biyomühendislikİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AYŞE BEGÜM TEKİNAY