Development of cell sheet based bioink for 3D bioprinting applications
Üç-boyutlu biyobasım yöntemi için hücre tabakası mühendisliği kullanılarak biyomürekkep üretimi
- Tez No: 444551
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BAHATTİN KOÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyofizik, Biyomühendislik, Kimya, Biophysics, Bioengineering, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 64
Özet
Son yıllarda, üç boyutlu biyoyazıcılardaki gelişmeler sonucunda doku mühendisliğinde büyük bir yol kat edilmiştir. Üç boyutlu biyoyazıcılarda iki farklı doku mühendisliği yaklaşımı kullanarak bir çok doku üretebilmektedir. Bunlardan ilki biyomalzeme destekli biyobasım yöntemidir. Bu yöntemde hücreler hücre tutunmasını büyümesini ve çoğalmasını sağlayacak biyomalzemeler ile birlikte basılırlar. Kısacası biyomalzemeler hücreler için taşıyıcı platformlar olarak kullanılır. İkincisi ise hücrelerin hiç bir biyomalzeme kullanılmadan direkt olarak biyoyazıcılarla hazırlanmış ve biyoinert biyomalzelerden oluşan kalıplar içerisine basıldığı iskelesiz üç boyutlu biyobasım yöntemidir. İkinci yöntem hücreler için daha hızlı bir büyüme ve olgunlaşma sağlar. Fakat mekanik anlamda daha zayıf olmalarına neden olur. Bununla beraber mekanik olarak güçlü dokular üretmemizi sağlayan iskelesiz yöntem ise hücre tabakası kullanarak yapılan doku mühendisliğidir. Bu yöntemde hücreler poliizopropilakrilamit (pNIPAAm) kaplı kültür kaplarına ekilirler. pNIPAAm 32oC altında hidrofilik üzerinde ise hydrofobik özellik gösterir. Bu yöntemle hücreler herhangi bir proteaz enzimi uygulaması gerektirmeden yüzeyin amfifil özelliğinin değişiminden dolayı kolaylıkla kaldırılabilir. Böylelikle hücrelerin hücre dışı matrislerine herhangi bir zarar verilmez, hücre-hücre ve hücre dışı matriks bağlantıları korunur. Bu araştırmada, hücre levhaları mühendisliği yaklaşımı kullanılarak biyobasım için gerekli biyomürekkep üretilmiştir ve basımı yapılan doku yapılarının canlılık, füzyon testleri ve hücre dışı molekülleri için immünofloresan boyamaları yapılmıştır. Deney sonuçları biyoyazıcı ile üretilen yapıların basım sonrası canlılıklarının yüksek olduğunu, füzyon olabildiklerini ve aynı zamanda hücre dışı matriks moleküllerini koruyabildiklerini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Fabrication of functional tissue/organ constructs is becoming more feasible considering the recent developments in bioprinting technologies. There are two major approaches for the 3D bioprinting of tissue and organs. The scaffold based bioprinting approaches are studied to develop biocompatible, and at the same time, printable biomaterials with mechanical properties similar to the native tissue. The scaffold-free approaches have recently been taking attention due to its ability to fabricate tissue constructs without any exogenous materials and mimicking the natural development process of the targeted tissue. This approach provides reproducible native tissue in a shorter period of time compare to the scaffold-based approaches. Cell sheet technology is one of the scaffold-free tissue engineering techniques which forms a sheet of interconnected cells to establish cell-extracellular matrix (ECM) and cell-cell interactions. Furthermore, it provides a mechanically stronger structure and better mimicking of natural tissue. Poly (N-isopropylacrylamide) (pNIPAAm) coated thermoresponsive culture dishes are commonly used as one of the advanced cell sheet technology methods. pNIPAAm coated dishes are used to produce cell sheets and to detach them from the surface by using the switchable amphiphilic properties of the surface at two different temperatures. Although cell sheet technology has been clinically successful, there exist some limitations when fabricating 3D constructs, because the approach allows for only a simple and flat shaped tissue constructs. The implementation of cell sheet technology within the scaffold free bioprinting approach was investigated in this study. A novel method was developed to prepare bioink from cell sheets for 3D bioprinting applications. pNIPAAm coated surfaces were prepared by using initiated Chemical Vapor Deposition (iCVD) techniques for growing cell-sheets and also removing them from the pNIPAAm coated surfaces easily. The results showed that the prepared human skin fibroblast cell sheet aggregates increase the structural integrity of the bioink compared to the bioink composed of single cell aggregates, suggesting that cell sheet aggregates preserved interconnected ECM proteins and cells by harvesting with thermoresponsive dishes. The viability, fusion and ECM deposition of cell sheet based aggregates were compared to single cell aggregates three times in a seven-day period after printing. The results showed that using cell sheet aggregates as a novel bioink in 3D bioprinting applications has several advantages in terms of shape fidelity, reproducibility and shorter preparation time. The results also demonstrated that the constructs secreted collagen type I which is a strong indication of starting ECM deposition by bioprinted cell sheet aggregates. Moreover, the immunostaining results showed that the fibronectin in cell sheets was preserved during the preparation process of bioink.
Benzer Tezler
- Hücre tabakası mühendisliğinde kalınlık ve vaskülerizasyon problemlerine yönelik stratejilerin geliştirilmesi
Development of strategies towards thickness and vascularization problems in cell sheet engineering
ATAKAN TEVLEK
Doktora
Türkçe
2019
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİL MURAT AYDIN
- Development of a micro-well-based microfluidic 3D cell culture for cytotoxicity assays
Sitotoksisite testı için mikro kuyu tabanlı mikro akışkan 3 buyutlu hücre kültürünün geliştirilmesi
SARAH FARAHANI
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ENDER YILDIRIM
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALTUĞ ÖZÇELİKKALE
- Kemik iliği kaynaklı mezenkimal kök hücre tabakası ile birlikte 3-boyutlu adacık dokusunun subkutan naklinin diyabetik sıçan modelinde etkinliğinin araştırılması
Studying the efficiency of subcutaneous transplantation of bone marrow-derived mesenchymal stem cell sheet with 3-D islet tissue in diabetic rat model
BÜŞRA ÖNCEL DUMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
BiyomühendislikKocaeli ÜniversitesiKök Hücre Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AYLA EKER SARIBOYACI
- Development of cathode and interlayer materials for high performance lithium sulfur batteries
Yüksek performanslı lityum sülfür pillerin katot ve seperatör kısmında malzeme geliştirmeleri
MMARYAM SADAT KİAİ
Doktora
İngilizce
2020
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN KIZIL
- Fabrication of interdigitated back-contact (IBC) solar cells with screen-printed boron doped emitters
Serigrafi ile bor katkılanmış arka kontak arka eklemli (IBC) güneş hücresi üretimi
ATEŞCAN ALİEFENDİOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAŞİT TURAN