Geri Dön

Mesenchymal stem cell mechanics on osteoinductive peptide nanofibers

Osteoindüktif peptit nanofiberler üzerinde mezenkimal kök hücre mekaniği

  1. Tez No: 470064
  2. Yazar: AHMET EMİN TOPAL
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. AYŞE BEGÜM TEKİNAY, DR. MUSTAFA ÖZGÜR GÜLER, DOÇ. DR. AYKUTLU DANA
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Bilim ve Teknoloji, Biyofizik, Biyoteknoloji, Science and Technology, Biophysics, Biotechnology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2017
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 135

Özet

Mezenkimal kök hücrelerin (MSC'lerin) osteojenik farklılaşması sırasında Young katsayısı değişimleri, bone sialoprotein gibi kemik dokusunda bulunan ve kollajen olmayan bazı hücreler arası matris (ECM) proteinlerinin yapısında bulunan üçlü glutamik asit (EEE) dizisi taşıyan biyoaktif peptit nanofi berler üzerinde araştırılmıştır. Osteoindüktif peptit nanofi berlerüzerindeki MSC'ler burada osteoküremsi olarak da bahsedilen, birbirleriyle yoğun etkileşim içerisinde bulunan ve osteoblast gibi hücre morfolojisine sahip olan hücre kümeleri oluşturur. Atomik kuvvet mikroskobu (AFM) ve oktaflüorosiklobütan (C4F8) ince fi lmi kaplanmış AFM ölçüm uçları kullanılarak peptit nanofi ber hidrojel üzerinde osteojenik yönde farklılaşmakta olan sıçan MSC'lerin (rMSC'lerin) kuvvet haritalaması ölçümleri yapılmıştır. Hücre başına 12 adet kuvvet-uzaklık eğrisiolçümünün yaklaşma eğrileri, Hertz Cone (Sneddon ile aynı) modeline göre fi t edilerek hücrelerin Young katsayısı değerleri hesaplanmıştır. Peptit nanofi berlerüzerindeki osteoküremsi hücrelerin ortalama Young katsayısının osteojenik farklılaşma sırasında arttığı gözlemlenmiştir. _Ikinci olarak, peptit nanofi berlerüzerindeki hücreler tarafından çok miktarda mineral biriktirildiği Alizarin red boyaması sonucunda gözlemlenmiştir ve bu sonu rMSC'lerin peptit nano fiberlerüzerinde etkili bir osteojenik farklılaşma yaşadığını kanıtlamaktadır. Literatürde, osteojenik farklılaşan MSC'lerin AFM ileölçülmüş Young katsayısı çalışmalarında, hücrelerin ortalama Young katsayısında yavaş yavaş bir düşüş trendi gözlenmektedir. Peptit nanofi berler yerine jelatin kaplı cam yüzey kullanıldığında Young katsayısında düşüş gözlenmektedir; ve bu düşüş osteojenik farklılaşmadan dolayıdır. Ancak, kalsiyum minerallerinin jelatin üzerindeki hücrelerde yeterli miktarda birikmemesi jelatin üzerindeki hücrelerde sınırlı veya daha yavaş bir osteojenik farklılaşmanın gerçekleştiğini gösteriyor olabilir. Osteoindüktif peptit nano berler üzerinde osteojenik farklılaşan hücrelerin geniş kapsamlı kalsiyum minerali ürettiğinin gözlenmesi ile hücrelerin ortalama Young katsayısındaki artışı arasındaki korelasyon biyomineralizayonun hücre mekaniği üzerinde baskın bir rolü olduğunu destekleyebilir.

Özet (Çeviri)

In this thesis, changes in Young's modulus of mesenchymal stem cells (MSCs) were investigated during their osteogenic differentiation on bioactive peptide nano fibers that bear triple glutamic acid sequence (EEE), a non-collagenous protein sequence of some extracellular matrix (ECM) proteins (e.g. bone sialoprotein) found in bone tissue. MSCs formed spherical cell aggregates on the osteoinductive peptide nano fibers, here also called osteospheroids, of which their cells made intensive cell-cell contacts and showed osteoblast-like cell morphology. Mechanical characterization of the osteospheroids on the peptide nanofi ber hydrogel was performed using atomic force microscope (AFM) where AFM probes modifi ed with a thin fi lm coating of octafluorocyclobutane (C4F8) were used to measure force maps of the cells at days 3, 7 and 14 of osteogenic differentiation. Hertz Cone model, same as Sneddon, was applied to approach curves of 12 force curves per cell to calculate the Young's modulus values. As a result, an increasing pattern was observed in the average Young's modulus of rMSCs on the peptide nano fibers throughout the osteogenic differentiation. Mineral deposition by the cells on the peptide nano fibers was checked by Alizarin red staining and a large amount of mineral deposition by the osteospheroids was observed, proving that an efficient osteogenic differentiation of the rMSCs happens on the osteoinductive peptide nano fibers. In the literature, a gradual decrease is shown in AFM measured average Young's modulus values of adhered MSCs throughout their osteogenic differentiation. When gelatin-coated glass was used as substrate instead of the peptide nano fibers, rMSCs showed a decreasing pattern in their Young's moduli, similarly to the literature, due to osteogenic differentiation. However, there was no significant calcium mineral deposition on the gelatin group, even until day 14 of osteogenic differentiation, indicating that a limited or a slower progression of osteogenic differentiation of rMSCs is present on the gelatin compared to rMSCs on the osteoinductive peptide nano fibers. A correlation between the observed increase in average Young's moduli of osteospheroid rMSCs and their mineral production on the peptide nano fibers may suggest a predominant role of biomineralization on the cell mechanics.

Benzer Tezler

  1. Effects of beta-tricalcium phosphate concentration on osteogenic differentiation of human mesenchymal stem cells in chitosan based composite scaffolds

    Kitosan tabanlı kompozit iskelelerde beta-trikalsiyum fosfat konsantrasyonunun insan mezenkimal kök hücrelerinin osteojenik farklılaşması üzerindeki etkileri

    EMİNE AFRA DEMİRCİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Biyomühendislikİzmir Katip Çelebi Üniversitesi

    Biyomedikal Teknolojiler Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. OZAN KARAMAN

  2. Kemik doku mühendisliği uygulamaları için, bor bileşenli polimer doku iskelelerin mezenkimal kök hücreler ile birlikte geliştirilmesi

    Co-development of boron compound polymer tissue scaffolds with mesenchymal stem cells for bone tissue engineering

    GÜNNAZ ÇAPAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Biyofizikİstanbul Üniversitesi

    Biyofizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. IŞIL ALBENİZ

  3. Mezenkimal kök hücrelerin osteojenik farklılaşmasının bor katkılı HAp-kaplı kitosan doku iskelelerinde incelenmesi

    Investigation of osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells on boron containing HAp-coated chitosan scaffolds

    INCİ ŞIKHALİYEVA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    BiyomühendislikHacettepe Üniversitesi

    Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU

  4. 3 boyutlu yazıcı ile metakrilatlanmış jelatin/prp hidrojel ve mezenkimal kök hücre içeren osteokondral gradyan sistemlerin hazırlanması ve in-vitro etkinliklerinin belirlenmesi

    Preparation of osteochondral gradient systems including methacrylated gelatin/prp hydrogel and mesenchymal stem cells by 3d-bioprinter and investigation of their in-vitro effectiveness

    GÜLSEREN IRMAK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    BiyomühendislikHacettepe Üniversitesi

    Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU

  5. Hidroksiapatit katkılı poli(gliserol-sebakat)/poli(laktik asit) karışımından üç boyutlu basım ile kemik doku iskelesi üretimi ve ın vıtro karakterizasyonu

    Construction and in vitro characterisation of hydroxyapatite/poly(glycerol-sebacate)/poly(lactic acid) based bone tissue scaffolds via three-dimensional printing

    KÜBRA KIRATLI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    BiyomühendislikKocaeli Üniversitesi

    Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖZCAN GÜNDOĞDU

    PROF. DR. HALİME KENAR