Construction of a collagen-based, split thickness cornea substitute
Kollajen temelli, yarı kalınlıklı yapay kornea yapımı
- Tez No: 338249
- Danışmanlar: PROF. DR. VASIF HASIRCI, PROF. DR. BUĞRA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Kornea, Doku Mühendisliği, Yarı Kalınlık, Işık Geçirgenliği, Dikilebilirlik
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 77
Özet
Kornea gözün en dış katmanını oluşturan ince ve şeffaf bir dokudur. İnce olmasına rağmen bir kaç katmandan oluşur ve gözün ışık kırma ve odaklama kapasitesinin %75?i kornea tarafından sağlanır. En dış katman olduğundan gözün iç kısımlarını koruyucu bir görevi de vardır. Kornea damarsız bir yapıdır ve besin, oksijen gibi maddelerin alınması ve/veya atık maddelerin uzaklaştırılması için dokuyu oluşturan 3 hücreli katman arasında difüzyonla gerçekleştirilen bir madde alışverişi vardır. Korneanın şeffaflığı, şekli veya kalınlığındaki değişikler ile enfeksiyon ya da darbeler dokunun işlevini kaybetmesine sebep olabilir. Özellikle ileri derece travmalar dokunun uygun bir eşleniğiyle değiştirilmesini gerektirir. Günümüzde bu, bağışlanan korneanın veya yapay korneanın (keratoprotez) hasta dokuyla değiştirilmesi şeklinde yapılmaktadır fakat iki yöntemin de önemli dezavantajları bulunmaktadır. Doku mühendisliği ile üretilecek yapay dokuların kullanımı alternatif bir yöntem olarak görülmektedir. Bu yöntemle değişik biyomalzemeler ve metotlar kullanılarak istenilen güç ve özelliklerde yapılar üretilebilmekte ve biyoaktif moleküllerin eklenmesiyle doku oluşumu yönlendirilebilmektedir. Oluşturulan yapıların hastanın kendisinden alınan hücrelerle ekilmesiyle de, nakil edilen dokuların aksine, hastanın bağışıklık sistemini uyarmayacak bir doku eşleniği oluşturulması öngörülmektedir. Bu çalışmada doğal korneanın üst iki katmanını (stroma ve epitelyum) taklit eden yarı kalınlıklı bir yapı tasarlanmıştır. Bu yapı kondroitin sülfata batırılmış kollajen tip 1 bazlı sünger bir matrisin üzerine aynı polimerden elektro eğirme yöntemiyle üretilmiş fiberlerin toplanmasıyla oluşturulmuştur. Yapının sünger katmanı (alt) kimyasal yöntemlerle, fiber katmanı (üst) ise fiziksel yöntemlerle çapraz bağlanarak sağlamlaştırılmıştır. Yapıdaki fiber katman epitelyum ve stroma hücrelerini aralarındaki madde transferini etkilemeyecek şekilde birbirinden ayırmak amacıyla eklenmiştir. Yapının fiziksel özellikleri incelenmiş ve sünger katmanın gözenekliliği ve gözenek boyutlarının doku mühendisliği uygulamaları için uygun olduğu görülmüştür. Ayrıca hücresiz, ıslatılmış örneklerin doğal korneanın stroma katmanı kalınlığına yakın bir kalınlıkta oldukları ve ışık geçirgenliklerinin yüksek olduğu belirlenmiştir. Yapıların dayanıklılıklarının da istenen seviyede olduğu görülmüş ve bunların hücre kültürü çalışmalarına uygun olduğuna karar verilmiştir. Hücreli çalışmalarda insan kornea keratositleri (HK) ve retinal pigment epitelyum (RPE) hücreleri, ko-kültür tekniğiyle korneanın stroma ve epitelyum katmanlarını oluşturmak üzere kullanılmıştır. Üç farklı tip iskele hazırlanmıştır: sadece keratosit ekili ve ko-kültür uygulanmış tek katmanlı ve kokültür uygulanmış iki katmanlı (sadece sünger). Bütün örneklerde hücre tutunması ve çoğalması gözlenmiştir. 14 günlük kültür sonunda ko-kültür uygulanmış örneklerde keratositlerin kendilerine özgü olan kollajen tip 1 salgıladıkları fakat tek başlarına kültür edildiklerinde salgılamadıkları görülmüştür. 31 günlük inkübasyon sonunda ko-kültür uygulanan iki katmanlı örneğin dikilebilirliği sınanmış ve örneğin büyük yırtıklar oluşmadan dikilebildiği gözlemlenmiştir.Bütün sonuçlar ışığında hazırlanan tek veya iki katmanlı yapıların kornea doku mühendisliğiuygulamaları için uygun olduğu çıkarımı yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
Cornea is the transparent outermost layer of the eye. It is a thin (500 µm) multilayer tissue which performes around 75% of the total refraction in the eye. It also protects the inner layers against any type of damage. Since it is avascular, the three cellular layers of cornea always need transport of nutrients and other materials in and out of the tissue via diffusion. Any change in shape, transparency or thickness of cornea, or physical damages and infections, may cause serious defects. The conventional methods are satisfactory in the treatment of mild injuries but severe cases require the substitution of the tissue with an equivalent. Keratoprosthesis and donor corneas that are used as replacements do not completely meet requirements. Tissue engineering can be an alternative method for preparing a biocompatible and stable cornea equivalent. The ability to choose from a variety of materials and the ability to incorporate bioactive agents allow the researchers to tailor make the construct. The structure needs to be seeded with the patient?s own cells and cultured in vitro to yield an optimal corneal replacement. In this study a novel, split thickness cornea replacement is proposed to substitute the two upper cellular layers (epithelium and stroma) of the native cornea. The design includes a chondroitin sulfate impregnated collagen type I (isolated from rat tail) foam (CSXLF) produced by lyophilization carrying electrospun fibers of the same polymer collected directly on top of the foam, forming the bilayer structure (Fo-Fi). The fiber layer was intended to separate the epithelium and the stroma of the reconstructed cornea yet to allow material transfer in between. The foam layer (bottom) was crosslinked by N-ethyl-N-[3-dimethylaminopropyl] carbodiimide (EDC), and N-hydroxy succinimideand after fiber deposition the bilayer was further stabilized with physical crosslinking (DHT method). The physical characterization of the foam showed that their pore sizes (10-200 µm) and porosities (around 70%) were well within the desired range for typical tissue engineering applications. The cell free wet thicknesses of both single and bilayer constructs were close to that of the native stroma and light transmittance through these scaffolds was quite high (around 82% in the 500-700 nm range). The scaffolds were also tested for their stability and shown to be suitable for in vitro testing. In vitro studies were performed using retinal pigment epithelial cells (RPE, D407 cell line) and isolated human corneal keratocytes (HK) to reconstruct the epithelium and the stroma, respectively. Three types of constructs were prepared; only HK seeded Fo-Fi constructs, RPE-HK seeded CSXLFs, and RPE-HK seeded Fo-Fi constructs. All were shown to support cell attachment and promoted cell proliferation as was shown by the cells that covered the inner and outer spaces of the scaffolds. The fiber layer prevented the mixing of the two cell types, without hindering material exchange between them. Moreover, when co-cultured for 14 days, the keratocytes started to deposit collagen type I, a specific marker of these cells. In contrast, ECM deposition could not be observed in the single type cell seeded samples. The co-cultured bilayer construct was tested for suturability at the end of 31 days of in vitro incubation and it was shown that it could be successfully sutured without any major tears. Under the light of these results it was concluded that both the single layer and the bilayer constructs show promise for use as split thickness cornea replacements. KEYWORDS: Cornea, Tissue Engineering, Split Thickness, Transmittance, Suturability.v
Benzer Tezler
- İnsan plasenta ve endotel hücre hatları ile 3b kriyojel ortak kültür sisteminin oluşturulması ve etkinliğinin araştırılması
Construction of a 3d cryogel co-culture system using human placental and endothelial cell lines and investigating its efficiency
MERVE DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyolojiHacettepe ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYSUN KILIÇ SÜLOĞLU
- Kolajen temelli doku iskeleti üretimi için elektrik alan etkisinin araştırılması
Investigation of electric field effect for collagen based scaffold production
RESUL ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyomühendislikAkdeniz ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ PELİN ÇİRİŞ
- Üç boyutlu biyobasım yönteminde denizel kaynaklı biyomürekkep kullanılarak karaciğer doku mühendisliği uygulamaları için ko-kültür yapılarının oluşturulması
Construction of co-culture structures for liver tissue engineering applications by using marine-derived bioink in three-dimensional bioprinting method
ELİF BALIKÇI
Doktora
Türkçe
2024
BiyomühendislikSağlık Bilimleri ÜniversitesiDoku Mühendisliği Anabilim Dalı
PROF. DR. ERKAN TÜRKER BARAN
- Kolon anastomoz iyileşmesinde ankaferd blood stopper'in etkileri
The effects of ankaferd blood stopper on the colon anastomosis healing
UĞUR EKİCİ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2010
GastroenterolojiSağlık BakanlığıGenel Cerrahi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ULUDAĞ
DR. BÜLENT ÇİTGEZ