Cartilage regeneration via small molecule induced rat bone marrow mesenchymal stem cells on natural biomaterials
Doğal biyomalzemeler üzerindeki küçük molekülle indüklenmiş sıçan kemik iliği kök hücreleri ile kıkırdak yenilenmesi
- Tez No: 658623
- Danışmanlar: PROF. DR. GAMZE KÖSE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Bioengineering, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 162
Özet
Kıkırdak, hastalık ve yaralanmalardan kaynaklanan hasarlarda kendini yenileme kapasitesi düşük olan, damar ve nöral doku içermeyen bir dokudur. Mevcut ortopedik tedaviler, donör bölge morbiditesi ve doğal dokuya kıyasla yeni oluşan dokunun yetersiz mekanik ve fonksiyonel özelliklere sahip olması gibi bazı limitasyonlara sahiptir. Bu bağlamda, kıkırdak doku mühendisliği, geleneksel ortopedik tedavilerin limitasyonlarının aşılabilmesi için alternatif bir çözüm sunabilir. Bu çalışmada kıkırdak doku mühendisliği için, doğal biyomateryaller olan Keçiboynuzu gamı (KBG), Ksantan gamı (KG) ve Damla Sakızı (DS) birleştirilerek kriyojel doku iskeleri oluşturulmuştur. KBG-XG ve KBG-XG-DS kriyojelleri fiziksel, mekanik ve kimyasal olarak karakterize edilmiştir. Sonuçlar, kriyojellerin makro gözenekli ve birbirine bağlı gözenek yapılarını ve kondrojenik farklılaşmayı indüklemek için kriyojellerden Kartogenin (KGN) küçük molekülünün sürekli salındığını göstermiştir. Ayrıca bu kriyojeller, literatürdeki doğal kıkırdak dokusu ve diğer polisakkarit bazlı kriyojellerle benzer mekanik özellikler göstermiştir. Hücre canlılığı analizine göre, sıçan kemik iliği mezenkimal kök hücreleri (SKİ-MKH'ler) kriyojellerin içinde tutunmuş, büyümüş ve çoğalmıştır. Karakterizasyon ve hücre canlılığı analizlerinin sonuçlarına göre yüzde 3 (k/h) - 1:1 (k/k) KBG-XG ve yüzde 3 (k/h) - 1:1 (k/k) KBG-XG + 5 mg/mL DS konsatrasyonlarına sahip kriyojeller seçilmiştir. Sonraki in vitro boyamalar ve kantitatif gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu analizi, seçilen kriyojellerin içindeki SKİ-MKH'lerin kıkırdağa özgü matriks moleküllerini ürettiğini ve genlerini ifade ettiğini göstermiştir. Kondrojenik farklılaşmayı test etmek için ektopik sıçan modelinde in vivo çalışmalar yapılmıştır. SKİ-MKH'ler, KGN yüklü kriyojellerin içinde, implantasyonlarının 4. ve 8. haftalarında, kondrosit benzeri hücrelere farklılaşmıştır. Bu sonuçlar, KBG-XG ve KBG-XG-DS kriyojellerinin kıkırdak doku mühendisliğinde kullanılma potansiyeline sahip olduğunu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Cartilage is an avascular and aneural tissue that has low self-repair capacity upon damages resulted from diseases and injuries. Current orthopaedic treatments have some limitations such as donor site morbidity, and inadequate mechanical and functional properties of the newly formed tissue compared to native tissue. In this context, cartilage tissue engineering can offer an alternative solution to overcome the limitations of conventional orthopaedic treatments. In this study, natural biomaterials Locust bean gum (LBG), Xanthan gum (XG) and Mastic Gum (MG) were combined to form cryogel scaffolds for cartilage tissue engineering. The LBG-XG and LBG-XG-MG cryogels were physically, mechanically, and chemically characterized. The results demonstrated the macro-porous, and interconnected pore structures of the cryogels and sustained release of the small molecule Kartogenin (KGN) from cryogels to induce chondrogenic differentiation. Furthermore, these cryogels showed similar mechanical properties with the native cartilage tissue and other polysaccharide-based cryogels in the literature. According to cell viability analysis, rat bone marrow mesenchymal stem cells (RBM-MSCs) were able to attach, grow, and proliferate inside the cryogels. The cryogels having concentrations of 3 percent (w/v) - 1:1 (w/w) LBG-XG and 3 percent (w/v) - 1:1 (w/w) LBG-XG + 5 mg/mL MG were selected with respect to the results of characterizations and cell viability analysis. Further in vitro stainings and quantitative real time polymerase chain reaction analysis revealed that RBM-MSCs produced cartilage specific matrix molecules and expressed cartilage specific genes inside the selected cryogels. In vivo studies were performed in an ectopic rat model to test the chondrogenic differentiation. The RBM-MSCs were differentiated into chondrocyte like cells in KGN-loaded cryogels after 4 and 8 weeks of implantation. All these results showed that LBG-XG and LBG-XG-MG cryogels have a potential to be used in cartilage tissue engineering.
Benzer Tezler
- Effects of small molecules on cartilage tissue regeneration
Küçük moleküllerin kıkırdak doku yenilenmesine etkisi
TANSU TURAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
BiyoteknolojiYeditepe ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GAMZE KÖSE
- Investigation of the effects of bioactive peptide nanofibers on acute muscle injury regeneration
Biyoaktif peptit nanofiberlerin akut kas hasarı üzerindeki etkilerinin incelenmesi
ÇAĞLA EREN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Biyomühendislikİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AYŞE BEGÜM TEKİNAY
- Adipoz kökenli kök hücre ile yapay kıkırdak gelişiminin incelenmesi
Examination of the development of artificial cartilage with adipose derived stem cells
SERKAN BARIŞKAN
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2014
Kulak Burun ve BoğazCelal Bayar ÜniversitesiKulak Burun Boğaz Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KIVANÇ GÜNHAN
- Biomedical applications of peptide nanostructures
Peptit nanoyapıların biyomedikal uygulamaları
MELİS ŞARDAN EKİZ
Doktora
İngilizce
2016
Biyokimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZGÜR GÜLER
- Mezenkimal kök hücrelerin BMP-6 geni aktarımı ile kıkırdak dokusuna farklılaşması
Chondrogenic differentiation of mesenchymal stem cells mediated by BMP-6 gene delivery
GONCA KARAGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU