Rejeneratif tıp uygulamaları için osteokondüktif biyopolimer/bor minerali temelli biyokompozit iskelelerin üretimi ve karakterizasyonu
Construction and characterization of osteoconductive biopolymer/boron mineral-based biocomposite scaffolds for regenerative medicine applications
- Tez No: 677562
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ YAVUZ EMRE ARSLAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyokimya, Biyomühendislik, Kimya, Biochemistry, Bioengineering, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 171
Özet
Bu tez çalışmasında, insan saçı keratini ve sıçan kuyruğu kollajeninin eşsiz fizikokimyasal ve biyolojik özellikleri, kemik gelişiminde kritik rol oynayan bor ve silisyum gibi inorganik moleküllerin getirdiği biyoaktif özellikleriyle birleştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, rejeneratif tıp ve KDM uygulamalarında kullanılmak üzere organik/inorganik biyomalzeme olarak, biyoaktif bor ve silika molekülleri sol-jel yöntemiyle kollajen ve keratin proteinlerine modifiye edilmiştir. Sentez sonucunda, osteokondüktif özellikte yeni 3B biyokompozit kriyojeller (B-Si-Col-HK) elde edilmiştir. Kriyojellerin sol-jel yöntemi ile sentezi tamamen oda koşulları altında yapılmıştır. Proteinlerin biyokimyasal karakterizasyonları, Lowry protein, -SH grup, amino asit, hidroksiprolin, SDS-PAGE ve MALDI-TOF analizleriyle yapılmıştır. Sentezlenen kriyojellerin kimyasal ve yapısal özellikleri, organik-inorganik faz arasındaki bağların varlığını doğrulayan ATR-FTIR, 11B-MAS-NMR ve XRD teknikleriyle değerlendirilmiştir. Ayrıca, kriyojellerin termal stabilite ve mekanik mukavemetleri; TGA, DSC, basma testi ve hidrojel formu için reoloji analizleriyle belirlenmiştir. Spesifik yüzey alanları ve gözenekliliklerin belirlenebilmesi için BET, porozite, şişme ve sıvı alım testleri yapılmıştır. İlaveten, kriyojellerin in vitro bozunma davranışı ve yüzey ıslanabilirlik özellikleri, biyobozunurluk testi ve temas açısı ölçümü ile ortaya çıkarılmıştır. Sol-jel reaksiyonu sonucu moleküler içi-arası bor ve silika molekülleriyle bağlı kriyojel yapıların geniş yüzey alanına sahip olduğu belirlenmiştir. Bor ve silika nano-partikülleriyle kaplanmış polimerin yüzey pürüzlülüğü artmış ve kriyojellerin sıvı emilim hızında da artış gözlemlenmiştir. In vitro çalışmalar, kriyojellere iAMKH'lerin ekimiyle yürütülmüş, kriyojellerin biyouyumluluğu live/dead ve MTS testiyle değerlendirilmiştir. Kriyojeller üzerindeki iAMKH'lerin osteojenik farklılaşma düzeyleri, histokimyasal/immünohistokimyasal boyamalar ve qRT-PCR analizi yapılarak belirlenmiştir. Kriyojel yapısındaki inorganik bileşenler tarafından hücrelerin indüklenmesiyle osteojenik farklılaşmanın tespiti gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, qRT-PCR analizinde ise osteogenez ile ilişkili genlerin ekspresyonunun da önemli ölçüde arttığı görülmüştür.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, it is aimed to combine these unique physicochemical and biological properties of human hair keratin and rat tail collagen with the bioactive properties brought by inorganic molecules such as boron and silicon, which play a critical role in bone development. For this purpose, the organic/inorganic biomaterial that can be used in regenerative medicine and BTE applications, collagen and keratin proteins have been modified with bioactive boron and silica molecules by the sol-gel method. As a result of the synthesis, novel three-dimensional (3D) biocomposite cryogels (B-Si-Col-HK) with osteoconductive properties were obtained. The synthesis of cryogels with the sol-gel method was completely performed under room conditions. Biochemical characterizations of proteins were performed by Lowry protein, -SH group, amino acid, hydroxyproline, SDS-PAGE, and MALDI-TOF analyzes. The chemical and structural features of the synthesized cryogels were evaluated by ATR-FTIR, 11B-MAS-NMR, and XRD techniques, which confirmed the presence of bonds between the organic-inorganic phase. In addition, thermal stability and mechanical strength of cryogels; were determined with TGA, DSC, compression test, and the hydrogel form rheology analyses. BET, porosity, swelling, and fluid intake capacity tests were also performed to determine specific surface areas and porosity properties. Additionally, the in vitro degradation behavior and surface wettability properties of cryogels were evaluated by a biodegradability test and contact angle measurement. As a result of the sol-gel reaction, it was determined that the cryogel structures have a large surface area connected with inter-intramolecular boron and silica molecules. The surface roughness of the boron and silica nanoparticles coated polymer surface has increased and also an increase in the liquid absorption rate of cryogels was observed. The in vitro studies were carried out by the cultivation of hADMSCs into cryogels and the biocompatibility of cryogels was evaluated by Live/Dead and MTS tests. Osteogenic differentiation levels of hADMSCs on the cryogels were determined by performing histochemical/immunohistochemical stainings and qRT-PCR analysis. Osteogenic differentiation was observed by the induction of cells from the inorganic components of the cryogels. Moreover, in the qRT-PCR analysis, it was observed that the osteogenesis-related gene expressions were also significantly increased.
Benzer Tezler
- Amniyositlerin, histon ve hücre sinyal yolakları modifikasyonu ile kimyasal olarak yeniden programlanma kapasitelerinin incelenmesi
Investigation of chemically-induced reprogramming potential of amniocytes with modification of histone and cell signaling patways
MURAT ÇOKAKLI
Doktora
Türkçe
2019
Tıbbi BiyolojiMersin ÜniversitesiTıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET EMİN ERDAL
- Three dimensional glycosaminoglycan mimetic peptide amphiphile hydrogels for regenerative medicine applications
Rejeneratif tıp uygulamaları için üç boyutlu glikozaminoglikan benzeri peptit amfifil hidrojeller
YASİN TÜMTAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Biyolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE BEGÜM TEKİNAY
- Design, fabrication and characterization of biodegradable scaffolds for tissue engineering and regenerative medicine applications
Doku mühendisliği ve rejeneratif tıp uygulamaları için biyoçözünür iskele yapılarının tasarımı, üretimi ve karakterizasyonu
MUHAMMAD ANWAAR NAZEER
Doktora
İngilizce
2018
BiyomühendislikKoç ÜniversitesiBiyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSKENDER YILGÖR
- Development of peptide based materials as a synthetic scaffold to mimic extracellular matrix
Hücreler arası matrisin taklit edilmesi için sentetik iskele olarak peptit tabanlı malzemelerin geliştirilmesi
MELİKE SEVER
Doktora
İngilizce
2017
Biyomühendislikİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AYŞE BEGÜM TEKİNAY
- N-Heptil-D-Galaktonamid (GALC7) tabanlı hidrojellerin sert doku mühendisliğinde doku iskelesi olarak kullanım potansiyellerinin in vitro olarak incelenmesi
In vitro investigation of N-Heptyl-D-Galactonamide (GALC7) - based hydrojels as potentials as tissue scaffold in hard tissue engineering
SEMİHA YALÇINKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyomühendislikAnkara Yıldırım Beyazıt ÜniversitesiTranslasyonel Tıp Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA GÜNGÖRMÜŞ