Development of peptide based materials as a synthetic scaffold to mimic extracellular matrix
Hücreler arası matrisin taklit edilmesi için sentetik iskele olarak peptit tabanlı malzemelerin geliştirilmesi
- Tez No: 467634
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. AYŞE BEGÜM TEKİNAY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Bioengineering, Biotechnology
- 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: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 167
Özet
Peptid amfifil (PA) moleküllerinin kendiliğinden bir araya gelmesiyle elde edilen biyomalzemeler, farklı doku türlerinin doğal ortamlarını taklit ederek rejeneratif tıpta yeni terapötik yaklaşımlar getirme potansiyeli taşımaktadır. Kendiliğinden oluşan PA nanofiberlerin doğal hücre dışı matrisi (HDM) taklit etme yeteneği onları rejeneratif tıp uygulamaları için çekici kılmaktadır. Biyoaktif sinyaller taşıyan ve kendiliğinden oluşan peptit nano yapılar, sentetik HDM malzemeleri olarak yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Malzeme-hücre etkileşimlerini geliştirmek amacıyla proliferasyon ve farklılaşma gibi hücresel aktivitelerin modülasyonu yoluyla hücre davranışını düzenleyen doğal HDM proteinlerinden türetilen kısa biyoaktif peptit sekansları materyallerin yüzeylerini biyoaktifleştirmede kullanılmıştır. Bu tezde, farklılaşma ve rejenerasyon amaçlarıyla doğal hücre dışı matrisi taklit edebilmek için PA nanofiberlerin gelişimi üzerine uygulamalar anlatılmıştır. Parkinson hastalığında (PH) potansiyel bir tedavi yaklaşımı olarak heparan sülfat ve laminin taklidi PA nanofiber kullanılmıştır. Bu biyoaktif PA nanofiberlerin, in vitro olarak 6-hidroksidopaminin neden olduğu SH-SY5Y hücrelerindeki ilerleyici hücre kaybını azalttığı ve sıçanlarda PH'nin nörokimyasal ve davranışsal sonuçlarını düzelttiği ve PH'nin tedavisinde umut verici yeni bir strateji sağladığı bulunmuştur. Bu nanofiberlerin ayrıca Schwann hücrelerinin canlılığı üzerinde etkili oldukları ve in vitro olarak bu hücrelerden sinir büyüme faktörü salımını arttırdığı gösterilmiştir. Sinir büyüme faktörünün yenilenen sinirde, sinir hasarının onarımı ve miyelinasyonunda önemli rolü olduğu için, bu çalışmada kullanılan biyoaktif epitoplar, yenilenen aksonların yol gösterici ipuçları olarak umut verici bir yaklaşım sunmaktadır. Tenascin-C, hem sinir hem de kemik dokusunda ortak olan, çok işlevli bir hücre dışı matris glikoproteinidir. Tenascin-C türevli epitop ile peptit nanofiberlerin biyoaktif hale getirilmesi ve üç boyutlu (3B) sistemde kullanılmasıyla, tenascin-C mimetik 3B hücre kültürü sisteminin sinir hücrelerinin doğal ortamını hem biyokimyasal hem de fiziksel yönleriyle taklit ettiği ve böylece iki boyutlu hücre kültürü modelleriyle in vivo ortamlar arasındaki boşluğu doldurduğu ve organogeneze ve doku morfolojisine daha akıllı yaklaşımlar getirdiği gösterilmiştir. Bu tez kapsamında tenascin-C mimetik nanofiberler mezenkimal kök hücrelerin (MKH) osteojenik farklılaşması için de kullanılmıştır. Bu nanofiberlerin, normal olarak osteojenik farklılaşma için gerekli olan dış biyoaktif faktörlerin yokluğunda ve yumuşak mekanik özelliklere bakılmaksızın MKH'lerin bağlanma, çoğalma ve osteojenik farklılaşmasını önemli ölçüde arttırdığı bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
Biomaterials obtained through self-assembling process of peptide amphiphile (PA) molecules provide great potential to introduce new therapeutic approaches in regenerative medicine through mimicking the natural environments of different types of tissues. The ability of self-assembled PA nanofibers to mimic natural extracellular matrix (ECM) renders them attractive for regenerative medicine applications. The materials-cell interactions can be modulated through the surface modification of the materials such as introducing the bioactivity via short bioactive peptide sequences derived from natural ECM proteins, which regulate cell behavior through controlling of cellular activities such as proliferation and differentiation. Herein, I described my studies on the development of PA nanofibers in order to mimic natural ECM with differentiation and regeneration purposes. Heparan sulfate mimetic and laminin mimetic PA nanofibers were used as a potential therapeutic approach in Parkinson's disease (PD). These bioactive PA nanofibers were found to reduce the progressive cell loss in SH-SY5Y cells caused by 6-hydroxydopamine treatment in vitro, and improve neurochemical and behavioral consequences of Parkinsonism in rats and provide a promising new strategy for treatment of PD. These nanofibers also proved to be effective in enhancing the viability of Schwann cells and increase nerve growth factor (NGF) release from these cells in vitro. Since NGF has a crucial role in nerve injury repair and myelination in the regenerating nerve, the bioactive epitopes used in this study present also a promising approach as guidance cues for regenerating axons. Tenascin-C is another multifunctional ECM glycoprotein common in both nerve and bone tissue. By decorating peptide nanofibers with tenascin-C derived epitope and using in three-dimensional (3D) system, this tenascin-C mimetic 3D cell culture system was found to provide both the biochemical and physical aspects of the native environment of neural cells, thereby filling the gap between 2D cell culture models and in vivo environments and contributing to more tissue-like structure and more predictive approaches to organogenesis and tissue morphology. Within the scope of this thesis, tenascin-C mimetic nanofibers were also used for osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells (MSCs). They were found to significantly enhance the attachment, proliferation, and osteogenic differentiation of MSCs even in the absence of any external bioactive factors and regardless of the suitable stiff mechanical properties normally required for osteogenic differentiation.
Benzer Tezler
- L-Laktik asit, glikolik asit ve 2,2-bis(hidroksimetil propionik asit) içeren terpolimerlerinin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of poly (L-lactic acid/glycolic acid/2,2'-bis (hydroxymethyl propionic acid)) terpolymers
ESİN ÖZALTIN
- Peptide-based bioinspired functional materials
Peptit bazli biyoesinlenilmiş fonksiyonel malzemeler
OYA İLKE ŞENTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Biyokimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. AYŞE BEGÜM TEKİNAY
DOÇ. MUSTAFA ÖZGÜR GÜLER
- Structural and thermodynamic analyses of peptide-based nanomaterials via molecular dynamics simulations
Peptit bazlı nanomalzemelerin moleküler dinamik simulasyonlar aracılığı ile yapısal ve termodinamik özelliklerinin analizi
ÖZGE ŞENSOY
Doktora
İngilizce
2011
BiyofizikKoç ÜniversitesiHesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MEHMET SAYAR
