Novel 3D composite polymeric scaffolds for tissue engineering
Doku mühendisliği için özgün 3 boyutlu kompozit polimerik iskele yapıları
- Tez No: 730997
- Danışmanlar: PROF. DR. İSKENDER YILGÖR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 145
Özet
3 boyutlu polilaktik asit (PLA) kafes yapılar elektro-eğirme yöntemi ile PLA, kitosan ve ipek liflerinin kompozitlerinden oluşan ağlar ile kaplanmış ve karaciğer hücreleri kullanılarak doku iskelesi olarak değerlenmiştir. FDA onaylı biyouyumlu bir polimer olan PLA işleme kolaylığı ve mekanik dayanımının yüksek olması dolayısı ile bu çalışmada tercih edilmiştir. Basit 3 boyutlu imalat yöntemlerinden olan FDM tipi 3 boyutlu baskı yönteminin karmaşık prosedür ve donanımlar kullanılmaksızın, sadece proses parametreleri değiştirilerek yumuşak dokuların mekanik özelliklerine uygun yapıların üretimine uygun olduğu gösterilmiştir. Kuvvetli hücre bağlayıcı özelliği bulunmayan ve hidrofobik bir polimer olan PLA üzerinde, alkali yüzey işlemi uygulanarak hücre bağlayıcılığın artırılması ve polimere hidrofilik özellik kazandırılması yönündeki etkileri incelenmiştir. 3 boyutlu baskı yöntemi kullanılarak 1x1, 3x3 ve 5x5 mm boyutlarında gözenekleri bulunan PLA malzemeden üretilmiş kafes yapılar elde edilmiştir. PLA değişik çözücüler ve bunların farklı oranlardaki karışımları içerisinde çözünerek elektro-eğirme yöntemi ile PLA kafes yapıları üzerine kaplanmış ve elde edilen kompozit yüzeylerin hücre tutunması ve büyümesine etkileri incelenmiştir. PLA/kitosan ve PLA/ipek lifi kompozit çözeltileri de elektro-eğirme yöntemi ile PLA kafes yapıları üzerine kaplanmıştır. Bu çalışmada ilk kez kalsiyum modifikasyonu ile elde edilmiş ipek lifleri, PLA kompozitleri içerisinde karaciğer doku mühendisliği uygulamasına yönelik kullanılmıştır. Elde edilen doku iskele yapıları, yüzey topografisi ve pürüzlülüğü yönünden taramalı elektron mikroskopisi ve beyaz ışık interferometrisi yöntemleri ile karakterize edilmiştir. Yüzeylerin ıslanabilirliği statik su yüzey temas açısı ölçümleri ile tespit edilmiştir. Elde edilen doku iskelesi yapıları FTIR-ATR ve XRD yöntemleri ile karakterize edilmiştir. HepG2 karaciğer hücreleri doku iskelesi yüzeylerine ekilmiş ve tutunma ve büyüme profilleri izlenmiştir. Yüzeylerin protein adsorpsiyonu iskele yapıların protein içeren ve içermeyen hücre kültürü sıvısı içinde bekletilmesi, elektron mikroskobu görüntüleri ve yüzey temas açısı ölçümleri ile belirlenmiştir. Doku iskeleleri üzerinde büyüyen hücreler sabitlenerek elektron mikroskobu ile görüntülenmiştir. Biyobozunurluk çalışmaları fizyolojik sıcaklıkta fosfat tampon çözeltisi ve hücre kültür sıvısı içinde yapılmıştır. Bu karakterizasyon yöntemleriyle hücre canlılık değerleri ile malzeme özellikleri arasındaki ilişkiler tespit edilmeye çalışılmıştır. Tüm bu çalışmalar sonunda PLA ve PLA/kitosan, PLA/ipek lifi kompozitlerinin yüksek hücre canlılık değeri verdiği ve hücre büyümesini teşvik ettiği görülmüştür. Hazılanan 3 boyutlu iskelelerin uzun dönemli in vitro karaciğer modelleme çalışmaları için uygun olduğu kanısındayız. Anahtar kelimeler : Karaciğer doku mühendisliği, karaciğer modeli, biyoaktif doku iskelesi
Özet (Çeviri)
3D printed poly(lactic acid) (PLA) grids coated with electrospun PLA, chitosan and silk fibroin webs or their composites were fabricated and evaluated for liver tissue engineering applications. United States Food and Drug Administration (FDA) approved biodegradable and biocompatible PLA was chosen for mechanical strength and ease of processibility. It was shown that simple fused deposition method or 3D printing can be used to create not only rigid but also soft structures by changing the printing parameters, without the use of complex procedures or hardware, to match the mechanical properties of soft tissues. As PLA is inherently not cell binding, effect of surface modification by treatment with sodium hydroxide to improve hydrophilicity and cell attachment was investigated. Soft 3D printed PLA grids with 1x1, 3x3 and 5x5 mm pore sizes were produced. PLA webs were also deposited on these grids by electrospinning using various solvent combinations. Effect of fiber surface topographies on wettability, cell attachment and cell viability was investigated. Furthermore, grids were also coated with electrospun PLA/chitosan and PLA/silk fibroin webs to improve cell viability. Calcium modified silk fibroin was blended with PLA and used for liver tissue engineering for the first time in this study. 3D composite scaffolds produced were characterized in terms of surface topography and roughness using Scanning Electron Microscopy (SEM) and White Light Interferometry (WLI) respectively. Wettability was assessed by static water contact angle measurements. Materials were also characterized by FTIR-ATR spectroscopy and XRD measurements. Hep2G cell viability and cell growth was investigated by MTT assay. The cell growth on the scaffolds were demonstrated by SEM imaging. Strong protein adsorption on scaffolds after immersing in DMEM with and without serum protein were shown by SEM images and water contact angle measurements. Biodegradation tests were performed by immersing the scaffolds in PBS and DMEM with serum for 3 weeks. Through these investigations we tried to correlate material type and surface properties and cell viability. Our results indicate that 3D printed PLA grids coated with various electrospun webs were all bioactive and may be suitable for long term in vitro liver tissue modelling and liver tissue engineering applications. Keywords : Liver tissue engineering, 3D bioactive scaffolds, surface modification
Benzer Tezler
- Hybrid bioprinting of functionalized scaffolds for tissue engineering applications
Doku mühendisliği uygulamaları için fonksiyonelleştirilmiş doku iskelelerinin hibrid üç boyutlu (3B) biyobasım
MAHDIYEH ZAHRABI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Bilim ve TeknolojiSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAHATTİN KOÇ
- Hybrid 3D bioprinting of functionalized structures for tissue engineering
Başlık çevirisi yok
SEYEDEH FERDOWS AFGHAH
Doktora
İngilizce
2020
BiyomühendislikSabancı ÜniversitesiMalzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAHATTİN KOÇ
- Composite nanofiber patches for topical drug delivery systems
Kompozit nanoliflerin topikal ilaç salım sistemlerinde kullanımı
ZARİFE BARBAK
Doktora
İngilizce
2021
Eczacılık ve Farmakolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALE KARAKAŞ
- Bioactive porous peg-peptide composite hydrogels with tunable mechanical properties
Mekanik özellikleri ayarlanabilir biyoaktif poroz peg-peptit kompozit hidrojellerin üretimi
MELİS GÖKTAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Biyomühendislikİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZGÜR GÜLER
- Dijital ışık işleme yöntemi ile mikroiğne içeren kulak zarı yaması üretimi
Production of tympanic membrane patch containing microneedle by digital light processing
TUBA BEDİR
Doktora
Türkçe
2024
BiyomühendislikMarmara ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZHAN GÜNDÜZ
PROF. DR. CEM BÜLENT ÜSTÜNDAĞ