Catalytic and bioactive nanostructures for regenerative medicine applications
Katalitik ve biyoaktif peptit nano yapıların rejeneratif tıp alanında uygulamaları
- Tez No: 430258
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZGÜR GÜLER, YRD. DOÇ. DR. AYŞE BEGÜM TEKİNAY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyomühendislik, Kimya, Bioengineering, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- 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: 211
Özet
Doğadan esinlenerek oluşturulan ve günümüz araştırmalarında önemli bir yer taşıyan akıllı malzemelerin geliştirilmelerinde peptit tabanlı yapılar dikkate değer bir yer tutmaktadır. Sentetik peptitlerin kimyasal ya da biyolojik fonksiyonel gruplarla kolay manipule edilebilir olması, bu yapıları medikal ve endüstriyel alanlarda ilgi çekici kılmıştır. Günümüzün gelişen teknolojisi ile birlikte üretim ve kullanım açısından pratik malzemelere olan ihtiyaç gün geçtikçe artmaktadır. Artan ihtiyaçlar doğrultusunda çok fonksiyonlu hibrit yapılar ihtiyacı karşılamak için önemli bir kaynak olarak görülmeye başlanmıştır ve bu tarzdaki çok fonkiyonlu yapıların tasarımında doğadan ilham alarak tasarlanan peptit malzemelerin kullanımı yaygın hale gelmiştir. Bu tasarımlar doğadaki bir çok farklı kaynaktan esinlenerek ve aynı zamanda farklı özellikleri bir araya getirerek çoklu fonksiyonları olan biyoaktif supramoleküler yapılar geliştirilmiştir. Bu tezde farklı bir çok disiplini bir araya getirerek ve doğal malzemelerin doğadaki yapı ya da fonksiyonları da göz önünde bulundurularak hazırlanan, katalitik ve biyolojik işlevler yapacak şekilde dekore edilmiş peptit yapılardan bahsedilmektedir. Peptit yapıların sentezleri katı faz peptit sentez methodu ile yapılmıştır. Amaca göre tasarlanan peptit molekülleri kendinden toparlanabilmekte olup, öztoparlanım sadece supramoleküler düzenlenmeye değil aynı zamanda düzenlenmeye bağlı katalitik bölge formasyonunu ve yakınlaşan moleküllerin etkileşimine bağlı aktivite artışını sağlamaktadır. Bu birden fazla yöntemi kullanarak oluşturulan yöntem ile yapay kataliz, biyomineralizayon, hücre etkileşimi ve canlı hücre etiketlenmesi gibi bir çok alanda uygulama imkanı elde edilmiştir. Özetle bu tezin içeriğinde kendinden toplanımlı katalitik ve biyoaktif yapılar kullanılarak yapay enzim, biyomineralizasyon ve rejenatif uygulamalar bulunmaktadır. Bu çalışmalar gelecekte spesifik amaçlara göre kompleks biyomalzemelerin tasarımlarının doğadaki sistemlere yaklaşması için ümit vermektedir. Bu tezin ilk bölümünde tezin içeriğindeki çalışmalar için genel bir giriş verilmiş olup, temel kendinden toplanım mekanizması, yapay kataliz yöntemi, biyomineralizasyon ve biyoaktif peptitler anlatılmıştır. İkinci bölümde ilk çalışma olan birden çok bileşenin kendinden toplanımı ile oluşturulan yapay katalistten bahsedilmiştir. İçerikte bu yapıların karakterizasyonunun yanı sıra, model ve doğal sübstrat varlığındaki katalitik etkinliğide gösterilmiştir. Bir başka kataliz çalışması olan üçüncü bölümde, alkalin fosfatazdan esinlenerek geliştirdiğimiz katalitik, iyon koordine kapasitesine sahip ve biyomineralizasyonu indükleyen peptit yapılar anlatılmaktadır. Bu yapıların biyoaktivitesi, 2D ve 3D hücrekültürleme methodları ve farkı hücre tipleri kullanılarak ile gösterilmiştir. Dördüncü kısımda ise yapay enzim modellerinden farklı olarak enzimle control edilebilen ve dentin sialofosfo-proteinden esinlenerek geliştirilmiş peptit modellerinden bahsedilmektedir. Farklı indüktörler tarafından kontrol edilebilen peptitler dentinogenesis sırasında dentil sialofosfo-proteinin görevine benzer olarak biyomineralizasyonu desteklemiştir. Beşinci bölümde canlı hücreleri etiketlemek için geliştirilen biyortogonal katalist çalışması anlatılmıştır ve bu katalist ile etiketlenen canlı hücreler konfokal mikroskopi analizi ile görüntülenmiştir. Tezin son bölümünde ise yapısal olarak eşsiz olan kolajen moleküllerinden esinlenerek hazırlanmış olan yeni peptit moleküller ve bu moleküllerin kıkırdak rejenerasyonunda kullanılabileceğini gösteren öncül çalışmalar anlatılmıştır.
Özet (Çeviri)
Peptide nanostructures provide a remarkable toolbox for designing nature inspired smart materials. Synthetic peptide nanomaterials can be tailored with chemical, physical and biological signals to be utilized in a wide range of applications in biomedicine. With the increasing demand for complex nanostructures with facile preparation methods, bioinspired smart nanomaterials have gained more importance for achieving multifunctional hybrid materials. In particular, biological or chemical cues can be integrated into supramolecular designs to generate bioactive materials. This thesis describes nature inspired combinatorial methods for designing peptide nanostructures, which display catalytic and biologically functional moieties. These multifunctional peptide nanostructures were synthesized by using solid phase peptide synthesis. Designed peptide units were in accordance with the relevant biological function and they self-assemble to form nanofibrous networks mimicking the extracellular matrix. This combinatorial approach allows a wide range of applications including artificial catalysis, cell cultivation, biomineralization and live-cell labeling. In this thesis, the self-assembled catalytic and bioactive peptide nanostructures were utilized in artificial enzyme studies, biomineralization and tissue regeneration. The results show that these new artificial enzymes display both catalytic and biological functions of their natural counterparts such as proteins. In the first chapter, basic concepts of self-assembly, artificial catalysis approach, biomineralization and bioactive peptide nanostructures was explained. In the second chapter, multicomponent artificial catalyst model formed by self-assembly was investigated. Designed artificial peptide molecules are characterized structurally and catalytic capability of this de novo system was shown with both model and actual substrate. In the third chapter, ALP inspired catalytic, ion coordinating and biomineralizable peptide nanostructures was examined, bioactivity of this enzyme inspired materials was shown with multiple cell lines and using 2D and 3D cell culture methods. In the fourth chapter, enzyme responsive dentin sialophospho-protein like material were exhibited instead artificial catalyst. Multiresponsive material induced biomineralization similar to dentin sialophospho-protein which controls mineralization during dentinogenesis. In the fifth part, peptide nanostructures are applied as bioorthogonal catalyst for live-cell tagging study, fluorophore tagged living cells by peptide catalyst was imaged by confocal microscopy. The last chapter covers novel materials inspired by unique nature of collagen and its bioregenerative capacity investigated with stem cells and preliminary cartilage induction was obtained.
Benzer Tezler
- Molecular recognition based self assembly of engineered proteins on nanoscaled gold surfaces
Nano-ölcek metal yüzeylerde moleküler tanıma esaslı kendiliğinden montaj olabilen protein tasarımı
BANU TAKTAK KARACA
Doktora
İngilizce
2015
Biyokimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CANDAN TAMERLER
YRD. DOÇ. DR. BÜLENT BALTA
- Development of lithium-oxygen battery nanostructured electrodes facilitated by M13 virus and plant extract
Lityum-oksijen piller için nano yapılı elektrotların M13 virüs ve bitki özleri ile üretimi
SARA PAKSERESHT
Doktora
İngilizce
2021
EnerjiSakarya ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HATEM AKBULUT
- Elucidation of lysosomal cathepsin a in the regulation of autophagy
Lizozomal katepsin a'nın otofajinin düzenlemesindeki rolünün araştırılması
SELMAN YANBUL
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Biyokimyaİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. VOLKAN SEYRANTEPE
- Yerel kaynaklardan elde edilen funguslardan gümüş nanopartikül tespiti
Detection of silver nanoparticles from fungi obtained from local sources
TUĞBA KAHRAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
MikrobiyolojiUşak ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SAFİYE ELİF KORCAN
- Biyoaktif alkalen fosfataz taklidi nano yapıların geliştirilmesi
Development of bioactive alkalene phosphatase mimetic nano structutres
DİLARA YENİTERZİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyoteknolojiKonya Gıda ve Tarım ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜLCİHAN GÜLSEREN