In vitro studies of carboxymethyl cellulose/gelatin and calciumphosphate/calcium sulfate cement based composites for bone tissue engineering
Kemik doku mühendisliği için karboksimetil selüloz/jelatin ve kalsiyum fosfat/kalsiyum sülfat seramik bazlı kompozitleri in vitro çalışmaları
- Tez No: 560716
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ DUYGU EGE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Biyo-Medikal Mühendislik Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 52
Özet
Bu çalısmada kemik doku mühendisligi için kalsiyum fosfat (CPC) ve kalsiyum sülfat bazlı seramik, karboksimetil selüloz (CMC), jelatin (Gel) ve sitrik asitten (CA) olusan hidrojelle karıstırılmıstır. Kemik doku mühendisliginde kemigin yapısında bulunan organik kolajen ve inorganik hidroksiapatit (HA) kristalleri taklit edilir. Birçok çalısmada, HA'in düsük çözünürlügü ve sekil alma zorlugu sebebiyle tetrakalsiyum fosfat (TTCP) ve dikalsiyum fosfat dihidrat (DCPD) gibi kalsiyum fosfat seramikleri direk olarak hidroksiapatit kullanmak yerine tercih edilir. Kalsiyum sülfat dihidrat (CSD) da sertlesme süresini ve çözünme karakteristiklerini kontrol etmek amacıyla kullanılır. Toz kısımla karısan polimerler kemigin organik yapısını taklit etmeye yararlar ve CPC'lerin çözündükten sonraki olası zararlı etkisini önlerler.Bu çalısmada selülozun çözülebilir bir türevi olan CMC, CA ile esterifikasyona ugrayarak hidrojel formuna gelmistir. Gel ise hücresel tutunmayı ve kompozitin mekanik gücünü artıran bir kolajen türevidir. Burada, 2 w/v% CMC, 20 wt% CA ve 10 wt% Gel ile karıstırılarak sıvı fazı olusturmustur. Daha sonra, TTCP katı-hal reaksiyonu ile üretilip 76.65 % TTCP, 23.35% DCPD ile karıstırılmıstır. Bu karısım, totalde 20% CSD olacak sekilde bir araya getirilmistir. Birlestirilen sıvı ve katı faz, bir sırınga içinde 50oC de 72 saat kalıplandırılmıstır. Kompozitlerin morfolojileri sertlestikten sonra ve PBS içinde inkübe edildikten sonra Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile incelenmistir. Kompozitlerin fiziksel karakteristikleri PBS içinde 37oC'de inkübe edildikten sonra, sisme, çözünme ve pH çalısmaları ile arastırılmıstır. Hücre kültürü çalısmaları kemik iliginden elde edilen mezenkimal kök hücreler ile (BMDMSC) yapılmıstır. Hücre canlılıgı direk kontak metodu kullanılarak Alamar Mavisi testi ile hesaplanmıstır. Son olarak hücre yapısması tekrar SEM kullanılarak gözlenmistir. Sonuçlar P62.5 ve P65 kompozitlerinin homojen yapısını ve tüm kompozitlerin mikroporlu yapısını göstermistir. Sisme-çözünme testine göre P70 hariç bütün kompozitler aynı sisme-çözünme egilimini göstermistir. 72 saat sonunda toz oranı arttıkça sisme oranı düsmüstür. Toz oranı ve çözünme ise ters orantılıdır. pH çalısması göstermistir ki ilk 8 saat toz kısmın ilk çözünmesi sebebiyle pH 12 civarındadır, 72 saat sonunda fizyolojik degere yakın olan 7'ye ulasmıstır. Hücre canlılıgı hesaplanmıs ve yalnızca P65 için 1-3 ve 14. günlerde önemli bir düsüs görülmüstür. Totalde, kompozitler basarıyla üretilmistir ve sonuçlara göre kemik doku mühendisligi için biyouyumluluk yönünden potansiyelleri vardır.
Özet (Çeviri)
In this study, a calcium phosphate (CPCs) and calcium sulfate-based cement was introduced into carboxymethyl cellulose (CMC)-gelatin (Gel) and citric acid (CA) hydrogel for bone tissue engineering. Bone tissue is composed of organic collagen and inorganic hydroxyapatite (HA) crystals which are mimicked in bone tissue engineering approach. In many studies, CPCs such as tetracalcium phosphate (TTCP) and dicalcium phosphate dihydrate (DCPD) are used instead of directly using HA due to low solubility and difficulty of shaping of HA. Calcium sulfate dihydrate (CSD) is also used to control setting and degradation characteristics of the cement. Polymers which are mixed with the powder phase provides a composite material that mimics the organic phase of the bone tissue and prevents potential toxic effect of CPCs degradation. In this study, CMC which is a soluble cellulose derivative became a hydrogel by esterification with CA. Gelatin is a collagen derivative which provides cellular attachment and mechanical strength to the composite. In here 2 w/v% CMC was mixed with 20 wt% CA and 10 wt% Gel to obtain the liquid phase. After that, TTCP was synthesized with solid-state reaction and 76.65% of TTCP was mixed with 23.35% of DCPD. This mixture was blended with 20 % of CSD in the total powder phase. Combined liquid and powder phases were molded in a syringe and set at 50C for 72h. Morphology of the composites were examined after setting and incubation in PBS by using Scanning Electron Microscopy (SEM). Physical characteristics of the composites were investigated with swelling, degradation and pH studies after incubation in PBS at 37C. Cell culture studies were performed with bone marrow-derived mesenchymal stem cell (BMDMSCs). Cell viability was measured with direct contact method with Alamar Blue assay. Finally, in vitro cell adhesion was observed again by using SEM. The results indicated the homogenous structure of P62.5 and P65 and micropores in all composites. According to swelling-degradation results, except for P70, all the composites had the same swelling-degradation trend. At the end of 72h, when powder ratio was increased, the swelling degree was decreased. The powder ratio and degradation were inversely proportional. pH study showed that at first 8 hours, pH was around 12 because of the initial degradation of powder phase, at the end of 72h it reached around 7 which is similar with the physiological value for all composites. Cellular viability was calculated and only significant decrease was observed for P65 between 1-3 and 14 days. Overall, composites were successfully produced and according to results they had a potential for bone tissue engineering in terms of their biocompatibility.
Benzer Tezler
- Fabrication of carboxymethyl cellulose/gelatin/calcium phosphate cement/carbon nanomaterial scaffolds for bone regeneration
Kemik yenilenmesi için karboksimetil selüloz/jelatin/kalsiyum fosfat çimento/karbon nanomalzeme doku iskelelerinin üretimi
İLAYDA DURU
Doktora
İngilizce
2023
BiyomühendislikBoğaziçi ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DUYGU EGE
- Püskürtülerek kurutulmuş mikro-ilaç taşıyıcı sistemler: Taguchi yaklaşımıyla optimizasyonu ve in vitro anti-kanser etkinliklerinin değerlendirilmesi
Spray-dried micro-drug delivery systems: Optimization by Taguchi approach and evaluation of in vitro anti-cancer activities
ZEYNEP KOÇER
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜLKER BEKER
DOÇ. DR. SERDAR SEZER
- Metronidazol yüklü hidrojellerin sentezi ve ilaç salınımının araştırılması
Synthesis of metronidazole loaded hydrogels and investigation of drug release
İLKAY KONÇE
Doktora
Türkçe
2022
KimyaSüleyman Demirel ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EBRU ÇUBUK DEMİRALAY
PROF. DR. AYŞEGÜL ÖKSÜZ
- Seramik faz içeren yumuşak doku ogmentasyon jellerinin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of soft tissue augmentation gels containing ceramic phase
ERKAN KARATAŞ
Doktora
Türkçe
2024
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİL MURAT AYDIN
- Çeşitli mikro besin elementi içeren sodyum karboksimetil selüloz ve κ-karragenan hidrojel sistemlerin geliştirilmesi ve etkinliklerinin incelenmesi
Development of sodium carboxymethyl cellulose and κ-carrageenan hydrogel systems containing various micronutrients and investigation of their effectiveness
GÜLEN OYTUN AKALIN