Borate modified bioglass containing scaffolds for dental tissue engineering applications
Diş doku mühendisliği uygulamaları için borat ile modifiye edilmiş biocam içeren taşıyıcılar
- Tez No: 502047
- Danışmanlar: PROF. DR. AYŞEN TEZCANER, PROF. DR. ZAFER EVİS
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Rejeneratif Diş Hekimliği, Borat ile Modifiye Biyocam Nanopartikülleri, Seluloz Asetat, Pullulan, Jelatin, Doku Mühendisliği, Regenerative Dentistry, Borate Modified Bioglass Nanoparticles, Cellulose Acetate, Pullulan, Gelatin, Tissue Engineering
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 252
Özet
Diş dokusu mühendisliği son yıllarda giderek artan bir ilgi görmektedir. Kaybedilen dişler yerine maliyeti yüksek protezler veya rejeksiyon olasılığı olan implantlar kullanılmaktadır. Bu nedenle hasarlı dentin-pulpa kompleksinin rejeneretif bir yaklaşımla onarımına veya yerine yeni doku oluşturulmasına ihtiyaç vardır. Biyocamın, biyouyumluluk ve biyoaktivite gibi özellikleri, diş uygulamaları için oldukça ilgi çekicidir. Bu tezde borat ile farklı oranlarda (%7, 14 ve 21) modifiye edilerek hazırlanan biyocam nanopartikülleri (BG-NPs) iki farklı metod ile (sol-jel ve çöktürme metodu ve hızlı alkali-aracılı sol-jel metodu) hazırlanıp, karakterize edilmiş ve elde edilen biyocamların diş pulpası kökenli kök hücreler üzerindeki etkileri incelenmiştir. Ayrıca borat ile modifiye edilmiş BG-NPs'ler %10 ve %20 ağırlık oranlarında sellüloz asetat/pullulan/jelatin (SA/PULL/JEL) eklenerek üç boyutlu dentin benzeri yapılarına eklenerek, dentin rejenerasyonuna yönelik kullanım potansiyeli araştırılmıştır. Üretilen biocamların SEM ve XRD analizleri, sırasıyla sentezlenen BG'lerin nano boyutlu ve yapısal olarak amorf olduğunu göstermiştir. BG'lerin karakteristik fonksiyonel grupları FTIR ve FT-Raman sanalizlerinde gözlenmiştir. ICP analizi sentezlenen BG'lerin, beklenen kompozisyonlara sahip olduklarını göstermiştir. Borat ile modifikasyonun amacı, biyocamın biyobozunurluğunu arttırmaktır. B2O3 içeriğinin artması, SBF'de serbest bırakılan iyonların daha yüksek konsantrasyonda ve BG disklerinde üzerinde biriken kalsiyum fosfatın daha yüksek miktarda olmasına neden olup, BG biyoaktivitesini olumlu yönde etkilemiştir. Taşıyıcılar iki metod (termal indükleme/porojen uzaklaştırma ve liyofilizasyon /metal kalıplama) kullanılarak hazırlanmış ve glutaraldehit ile çapraz bağlanmıştır. Gözenekliliğin arttırılması için taşıyıcılara KCl porojen olarak eklenmiştir. Her iki yöntemle yönlü ve tübüler yapıya sahip taşıyıcılar başarıyla üretilmiş ve in vitro bioaktivite testlerinde kalsiyum fosfat içerikli çökeltiler oluştuğu gözlenmiştir. BG ilavesi taşıyıcıların biyoaktivitesini arttırmıştır. Ayrıca, borat ile modifikasyon, taşıyıcıların üstünde daha çok depozisyona neden olmuştur. En yüksek gözeneklik yüzdesine BG içermeyen grubun sahip olduğu bulunmuştur. Hazırlanan taşıyıcılara, %10 biyocam ilavesinin, mekanik özellikleri arttırdığı gözlenmiştir. Hücre kültür çalışmaları için hastaların dental pulpa hücreleri (hDPSC) izole edilmiş ve akış sitometri analizi ile mezenkimal kök hücre kökenli olduğu gösterilmiştir. Yapılan doza bağlı sitotoksisite testlerinden optimum konsantrasyon olarak 6.25 mg/ml belirlenmiş ve bu konsantrasyonun tüm BG grupları için hDPSC'lerin odontojenik farklılaşmasını sağladığı gözlenmiştir. Her iki yöntem ile hazırlanan taşıyıcılar üzerinde hDPSC'ler çoğalmıştır ve borat ilaveli biyocamın varlığı, hücre canlılığını arttırmıştır. İmmunohistokimyasal ve histokimyasal boyamalar sonucunda, taşıyıcıların (hDPSCs) hücrelerin odontontoblast yönünde farklılaşmasını olumlu şekilde etkilediği görülmüştür. Bu tezde elde edilen sonuçlar üretilen borat ile modifiye edilmiş (BG-NPs) ve geliştirilen dentin benzeri yapıların diş doku mühendisliği uygulamaları için yeni bir yaklaşım getirdiğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Dental tissue engineering has gained increasing attention in recent years. Dentures or implants are used as replacements of the lost teeth. High cost of these restorations and rejection possibility of the implants are their main drawbacks. For this reason, a regenerative approach for repairing of the damaged dentin-pulp complex or generating a new tissue is needed. The properties associated with bioglass like biocompatibility and bioactivity are very attractive for dental applications. In this thesis, bioactive glass nanoparticles (BG-NPs) modified with borate at different ratios (7%, 14%, and 21%) were synthesized using combination of sol-gel/co-precipitation and quick alkali-mediated sol-gel methods. Their effect on the odontogenic differentiation of human dental pulp stem cells (hDPSCs) was investigated. Additionally, 3D cellulose acetate/pullulan/gelatin (CA/PULL/GEL) based dentin-like constructs containing 10 or 20% BG-NPs was studied to explore their potential for dentin regeneration. SEM and XRD analyses showed that synthesized BGs were nano-sized and amorphous in nature, respectively. Characteristic functional groups of BGs were observed in FTIR and FT-Raman spectral analysis. ICP analysis revealed that BGs synthesized possessed the expected and compositions close to the theoretical ones. The purpose of modification of bioglass with borate was to achieve increased biodegradability. Increase of B2O3 in BG content positively affected the bioactivity of BG. Higher ion release in SBF resulted in higher amounts of calcium phosphate deposited on BG discs. Three-dimensional porous scaffolds with tubular pore structures were successfully produced using two methods: thermally induced phase separation/porogen leaching (TIPS/PL) and freeze-drying/metal mold pressing (FD/MMP) and crosslinked with glutaraldehyde. KCl was added as porogen for increasing porosity of the scaffolds in TIPS/PL method. Bioactivity tests showed apatite like depositions on scaffolds. BG addition enhanced bioactivity of the scaffolds. Furthermore, borate modification resulted in higher deposition than observed in scaffolds with BG. Scaffolds without BG possessed the highest porosity percentage. Addition of 10% BG improved the mechanical properties of scaffolds. For cell culture studies hDPSCs were isolated from patient's extracted tooth and flow cytometry analysis showed that isolated hDPSCs were mesenchymal origin. 6.25 mg/ml was chosen as the optimum BG concentration from dose dependent cytotoxicity study and used for differentiation tests. All of BG groups enhanced odontogenic differentiation of hDPSCs and presence of borate increased cell viability. hDPSCs proliferated on scaffolds prepared by both methods and presence of borate modified BGs increased cell viability observed on scaffolds. Immunohistochemical and histochemical stainings showed that scaffolds positively affected the odontoblastic differentiation of the hDPSCs. In this thesis, results showed that borate modified BG-NPs and dentin-like constructs hold promise for use in dental tissue engineering applications.
Benzer Tezler
- Synthesis and characterization of bone cement based on new bioactive glass ceramic with pmma materials
Pmma malzemeleri ile yeni biyoaktif cam seramik esaslı kemik çimentosunun sentezi ve karakterizasyonu
ANMAR FOUAD KADHIM IBADI
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Metalurji MühendisliğiKarabük ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALPER İNCESU
- Zinc borate as a flame retardant and smoke suppressant agent
Alev geciktirici ve duman azaltıcı ajan olarak çinko borat
BERRİN DEĞİRMENCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET AKAR
- Plazma polimerizasyon yöntemiyle polimerik malzemelere yanmazlık özelliğinin kazandırılması
Flame retardancy improvement of polymeric materials by plasma polymerization
HANDE YAVUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2007
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURSEL DİLSİZ
- Synthesis and characterization of nano zinc borate and its usage as a flame retardant for polymers
Nano çinko boratın sentezi,karakterizasyonu ve polimerlerde alev geciktirici olarak kullanılması
BERK BALTACI
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Polimer Bilim ve TeknolojisiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. GÖKNUR BAYRAM
- Atık sulardan bor gideriminde modifiye doğal kil minerallerinin kullanılabilirliğinin araştırılması
Investigation of usage of modified natural clay minerals for removal of boron from wastewater
PELİN BARAN
Doktora
Türkçe
2014
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLHAYAT NASÜN SAYGILI