Geri Dön

Effectiveness of single and dual release of melatonin and BMP-2 in bone homeostasis

Kemik homeostazında melatonin ve BMP-2'nin tekli ve ikili salımlarının etkinliği

PDF İndir

  1. Tez No: 590323
  2. Yazar: HALA JARRAR
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU, DR. DAMLA ÇETİN ALTINDAL
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 162

Özet

Sunulan tez çalışmasında, melatonin (MEL) ve kemik morfogenetik protein ikinin (BMP-2) uzun süreli salımlarını sağlamak ve bunların kemik homeostazı üzerindeki sinerjik etkilerini araştırmak için tekli ve ikili salım sistemlerinin geliştirmesi amaçlanmıştır. Bunun için, iki farklı salım sistemi hazırlanmıştır. İlk yapıda, MEL ve BMP-2 yüklü mikropartiküller kitosan ve hidroksiapatit kompozit doku iskelelerine (kitosan/HAp) eklenmiş olup, osteoblast farklılaşması üzerindeki tekli ve ikili salımlarının etkinliği incelenmiştir. İkinci yapıda ise, MEL ve BMP-2 kitosan/HAp iskelelere eklenmiş olup, melatoninin inhibe edici etkisiyle, BMP-2'nin yüksek dozu nedeniyle oluşan osteoklast aktivasyonunun minimize edilip edilemeyeceği araştırılmıştır. Osteoblast farklılaşma çalışmaları için ilk olarak MEL ve BMP-2, farklı formülasyonlar kullanılarak ikili emülsiyon oluşturma çözücü buharlaştırma yöntemi ile poli(laktik-ko-glikolik asit) (PLGA) mikropartiküllere yüklenmiştir. Hazırlanan mikropartiküllerin karakterizasyonundan sonra, hücre kültürü çalışmaları için sırasıyla, yaklaşık 2 µm ve 11 µm çaplarına sahip olan MEL ve BMP-2 mikropartikülleri seçilmiştir. İn vitro hücre kültürü çalışmaları, MEL ve/veya BMP-2 mikropartikülleri içeren kitosan/HAp iskelelerine MC3T3-E1 hücrelerinin ekilmesi ile gerçekleştirilmiştir. İkili salım sistemine sahip iskelelerde alkalen fosfataz (ALP) ve Runt-ilişkili Transkripsiyon Faktörü 2'nin (RUNX2) gen ifadesi ile alizarin red ve von Kossa boyamaları kullanarak belirlenen mineralizasyonun tekli salım sistemine sahip iskelelere göre daha yüksek olduğunu belirlenmiştir. Ayrıca, hematoksilen ve eozin boyama görüntülerindeki ve SEM analizindeki hücre sayısının ikili salım grubunda tekli salım grubuna göre daha yüksek olduğu ve hücrelerin morfolojisinin osteoblastik morfolojiye daha benzer olduğu görülmüştür. Elde edilen sonuçlar, MEL ve BMP-2'nin ikili salımlarının, osteoblastlar aracılığı ile olan kemik oluşumunu, bunlardan birinin kullanıldığı tekli salım sistemine göre daha etkili bir şekilde gerçekleştirdiğini göstermektedir. Osteoklast farklılaşma çalışmaları için ise, MEL ve BMP-2 direk kitosan/HAp iskelelerine emdirilmiş ve iskelelere RAW 264.7 hücrelerinin ekimi gerçekleştirilmiştir. BMP-2 emdirilen iskelelerde tartrat dirençli asit fosfataz pozitif (TRAP +) hücrelerin sayısının, katepsin K ve aktif T hücrelerinin nükleer faktörü bir (NFATC1) gen ifadelerinin, TRAP aktivitesinin ve SEM görüntülerinde büyük osteoklast hücrelerinin oluşumunun, MEL veya ikili salım gruplarından daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Bununla birlikte, katepsin K, NFATC1 ve TRAP genlerin ekspresyonu, TRAP aktivitesi, TRAP+ hücrelerin sayısının ve SEM'deki gözlenen osteoklast oluşumunun, MEL ve BMP-2 emdirilen iskelelerde BMP-2 emdirilen iskelelere göre daha düşük olduğunu gözlenmiştir. Sonuçlar, melatoninin osteoklast oluşumundaki inhibe edici etkisinin, BMP-2'nin yüksek dozunun neden olduğu osteoklast farklılaşmasını etkili bir şekilde azalttığını göstermektedir. Elde edilen veriler sonucunda, MEL ve BMP-2'nin PLGA mikropartiküllerinden düşük dozlarının kontrollü salımlarının osteoblast oluşumunu etkili bir şekilde arttırdığı belirlenmiştir. Ancak, bazı durumlarda, klinikteki kullanılan implantların hem osteoblastları indükleyici hem de osteoklastları inhibe edici özelliklere sahip olması tercih edilmekte olup, ikinci sistemde melatonin varlığında BMP-2 tarafından indüklenen osteoklast oluşumunu inhibe etmesi amaçlanmıştır. Aynı zamanda kullanılan BMP-2 dozunun osteoblast oluşumunu da arttırması istenmektedir.

Özet (Çeviri)

In the present thesis, it was aimed to develop single and dual release systems to achieve the prolonged delivery of melatonin (MEL) and bone morphogenetic protein two (BMP-2) and to investigate their synergistic effect on bone homeostasis. Two different release systems were constructed. The first construct which consisted of chitosan and hydroxyapatite composite scaffolds (chitosan/HAp) embedded with MEL-loaded and BMP-2-loaded microparticles, was used to compare the efficacy of single and dual release on osteoblast differentiation. Meanwhile, the second construct which consisted of MEL and BMP-2 embedded chitosan/HAp scaffolds was used to investigate whether the osteoclast activation mediated by BMP-2 high dose could be minimized by the inhibitory effect of melatonin. For osteoblastogenesis studies, MEL and BMP-2 were first encapsulated in poly (lactic-co-glycolic acid) (PLGA) microparticles (MPs) by double emulsion solvent evaporation method using different formulations. After the characterization of MPs prepared by different formulations, MEL MPs and BMP-2 MPs which had diameters of approximately 2 µm and 11µm, respectively, were selected for cell culture studies. The in vitro cell culture studies were performed by seeding MC3T3-E1 cells into MEL MPs and/or BMP-2 MPs embedded chitosan/HAp scaffolds. Relative expression of alkaline phosphatase (ALP) and Runt Associated Transcription Factor 2 (RUNX2), mineralization detected by alizarin red and von Kossa stains were higher in scaffolds containing dual release system than that of single release ones. Additionally, according to haematoxylin and eosin staining and SEM analysis, number of cells were higher and morphology of cells was more similar to osteoblasts in dual release group than that of single release ones. Results suggest that the dual release of MEL and BMP-2 could enhance bone formation mediated by osteoblasts in more effective manner than when one of them was used. On the other hand, MEL and/or BMP-2 were directly embedded within chitosan/HAp scaffolds and their synergistic effect on osteoclastogenesis was investigated by seeding RAW 264.7 cells into embedded scaffolds. The higher number of tartrate resistant acid phosphatase positive (TRAP+) cells, the high expression of cathepsin K and nuclear factor of activated T cells one (NFATC1) genes, TRAP activity and the excessive formation of large osteoclasts in the fields of SEM images demonstrated that BMP-2-embedded scaffolds have enhanced osteoclast formation than that of MEL-embedded and dual release groups. However, relative expression of cathepsin K, NFATC1 and TRAP genes, TRAP activity, number TRAP+ cells and osteoclasts observed in TRAP staining and SEM, respectively, were lower in MEL and BMP-2 embedded scaffolds than that of BMP-2-embedded scaffolds. Results indicate that the inhibitory effect of melatonin on osteoclast formation has effectively minimized osteoclast formation caused by BMP-2 high dose. Taking all things into account, controlled release of MEL and BMP-2 from PLGA microparticles using relatively low doses has effectively enhanced bone formation by the activation of osteoblast formation. However, in some cases it would be more preferable when the engineered construct has both osteoblast-inductive and osteoclast-inhibitive properties and this is what has been demonstrated in the second system as melatonin has inhibited osteoclast formation induced by BMP-2 at the same time the used dose of BMP-2 could also induce osteoblast formation.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    758413

    Fe3O4@SiO2-NH@benzofenon manyetik nanoadsorbent ile uçucu organik bileşiklerin yarışmalı adsorpsiyonu

    competitive adsorption of volatie organic compounds with Fe3O4@SiO2-NH@benzophenone magnetic nanoadsorbent

    ÇETİN GÜNGÖR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    KimyaMardin Artuklu Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MEHMET ŞAKİR ECE

  2. Tez No

    693634

    Enhancement of real-time absolute GNSS positioning performance

    Gerçek-zamanlı mutlak GNSS konumlama performansının iyileştirilmesi

    BERKAY BAHADUR

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Jeodezi ve FotogrametriHacettepe Üniversitesi

    Geomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. METİN NOHUTCU

  3. Tez No

    851190

    Deprem kayıtlarının istatistiksel analizi ile fay uzaklığına ve kayıtlara dayalı şiddet haritalarının oluşturulması

    Generation of intensity maps based on fault distance and earthquake records through statistical analysis of seismic data

    HAKAN TURAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Deprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BEYZA TAŞKIN

    DR. KEREM PEKER

  4. Tez No

    281070

    Erken başlangıçlı omurga eğriliklerinde uzayabilen rod uygulamaları

    Growing rod techique on the treatment of early onset scoliosis

    TURGUT AKGÜL

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2010

    Ortopedi ve Travmatolojiİstanbul Üniversitesi

    Ortopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÜNSAL DOMANİÇ

  5. Tez No

    832261

    Ultrasonic spray deposition of metal oxide thin films

    Metal oksit ince filmlerinin ultrasonik sprey kaplama ile biriktirilmesi

    YUSUF TUTEL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HÜSNÜ EMRAH ÜNALAN

Geri Dön