Bioactive peptide nanofibers for bone tissue regeneration
Biyoaktif peptit nanofiberlerin kemik rejenerasyonu için kullanılması
- Tez No: 463668
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. AYŞE BEGÜM TEKİNAY, PROF. MUSTAFA ÖZGÜR GÜLER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoloji, Biyomühendislik, Biology, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- 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: Biyomedikal Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 194
Özet
Günümüzde kemik hastalıklarında, kırıklarda, enfeksiyonlarda veya tümorlü dokuların cerrahi olarak alınmasından sonra oluşan boşluklarda, kemik doku rejenerasyonunun ve tamirinin sağlanmasında klinik aşamada zorluklar yaşanmaktadır. Biyomineralizasyon, canlı organizmaların gerçekleştirdiği mineralizasyon işlemidir. Glikozaminoglikanlarin biyomineralizasyonda da önemli olduğu ve biyomineralizasyonda görevli büyüme faktörlerinin işlevini arttırdığı bilinmektedir. Bu tez çalışmasında, sentetik biyoaktif peptit nanofiberlerden oluşan yapay hücrelerarası iskelelerin osteojenik farklılaşmaya, biyomineralizasyona ve kemik rejenerasyonuna olan etkileri in vitro ve in vivo koşullarda incelenmiştir. İlk kısımda, kemik dokusunun yapısı, kemik rejenerasyonu gerektiren klinik vakalar ve kemik doku mühendisliğinin prensipleri hakkında bilgi verilmiştir. Ayrıca, kemik rejenerasyonu stratejilerinden bahsedilerek, peptit amfifil molekülleri ve kendiliğinden bir araya toplanma özellikleri üzerinde durulmuştur. İkinci kısımda, kemik doku oluşumunda biyomineralizasyonun biyomimetik malzemeler kullanılarak hızlandırılması hedeflenmiştir. Bu amaçla peptit nanofiberlerden oluşan, hücrelerarası matrisi taklit eden sentetik malzemeler kullanılmıştır. Bu nanoyapılardan oluşan ortam, yapay hücrelerarası yapıyı oluşturmuş ve hem malzeme-hücre hem de malzeme-protein etkileşimleri sağlayarak biyomineralizasyon mekanizmasına destek olmuştur. Üçüncü kısımda, osteoindüktif peptit amfifil nanoyapılar üzerindeki kök hücrelerin osteojenik farklılaşması araştırılmıştır. Bu kapsamda, peptit nanofiberler üzerinde kemik hücresine doğru farklılaşan mezenkimal kök hücrelerin belirli zamanlardaki osteojenik farklılaşması incelenmiştir. Dördüncü bölümde, kemik dokusunun doğal ortamında görülen biyomineralizasyon mekanizması sentetik peptit nanofiberler üzerinde taklit edilmiş ve bu sistemin osteoblast benzeri hücrelerin osteojenik farklılaşması üzerindeki etkileri incelenmiştir. Beşinci kısımda, dentin fosfoprotein yapısını ve fonksiyonunu taklit etmesi amacıyla dentin mimetik peptit amfifil molekülü (SpDSp-PA) tasarlanmıştır. Ayrıca, bu sistemin hidroksiapatit birikimi ve osteoblast benzeri hücrelerin biyomineralizasyon kapasiteleri üzerindeki etkileri incelenmiştir.
Özet (Çeviri)
Replacement and repair of bone tissue that is lost due to fractures, tumor resection, degenerative diseases and infections still remain major clinical challenges. Biomineralization is mineralization carried out by living organisms. Glycosaminoglycans have crucial roles in biomineralization and enhance the functions of growth factors involved in biomineralization. In this study, the effect of bioactive and biocompatible peptide nanofibers on osteogenic differentiation, biomineralization and bone tissue regeneration are investigated under in vitro and in vivo conditions. In the first chapter, bone tissue composition, the clinical need for bone regeneration and general principles in bone tissue engineering are discussed. Bone tissue regeneration strategies are also highlighted in this part, with emphasis on peptide amphiphiles and self-assembly behavior. In the second chapter, a fully synthetic, extracellular matrix-mimetic peptide nanofiber system is described for enhancing the biomineralization and regeneration of bone tissue. This nanostructural environment forms artificial intracellular networks and supports biomineralization by providing cell-material and protein-material interactions. In the third chapter, effect of osteoinductive peptide nanofibers on osteogenic differentiation of rat mesenchymal stem cells (MSCs) were investigated. In the fourth chapter, the natural biomineralization process in bone tissue was mimicked on peptide nanofibers and the effect of this system on the osteogenic differentiation of osteoblast-like cells was investigated. In the fifth chapter, a dentin-mimetic peptide amphiphile (SpDSp-PA) molecule that is capable of emulating the structure and function of dentin phosphoprotein was designed and its capacity to support the deposition of hydroxyapatite and survival and biomineralization of osteoblast-like cells was evaluated.
Benzer Tezler
- Biomimetic self-assembled peptide nanofibers for bone regeneration
Kemik doku rejenerasyonu için kendiliğinden toplanan biyomimetik peptit nanofiberler
SAMET KOCABEY
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Biyomühendislikİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZGÜR GÜLER
YRD. DOÇ. DR. AYŞE BEGÜM TEKİNAY
- Electrospun PCL/P3ANA nanofibers as electroactive-bioactive biomaterial for bone tissue regeneration: synthesis, characterization and cell studies
Kemik doku rejenerasyonu için elektroaktif-biyoaktif biyomalzeme olarak PCL/P3ANA nanofiberleri: Sentez, karakterizasyon ve hücre çalışmaları
ZELİHA GÜLER
Doktora
İngilizce
2016
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ
- 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
- Development and characterization of peptide nanofibers for cartilage regeneration
Kıkırdak rejenerasyonu için peptit nanofiberlerin geliştirilmesi ve karakterizasyonu
SEHER YAYLACI
Doktora
İngilizce
2015
Biyomühendislikİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AYŞE BEGÜM TEKİNAY
DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZGÜR GÜLER
- Investigation of the effects of bioactive peptide nanofibers on acute muscle injury regeneration
Biyoaktif peptit nanofiberlerin akut kas hasarı üzerindeki etkilerinin incelenmesi
ÇAĞLA EREN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Biyomühendislikİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AYŞE BEGÜM TEKİNAY