Geri Dön

Antimikrobiyal peptit ve silikat katkılı fleksible biyomalzemenin antibakteriyel etkinliğinin incelenmesi

Investigating the antibacterial activity of antimicrobial peptide and silicate integrated flexible biomaterial

PDF İndir

  1. Tez No: 755186
  2. Yazar: İHSAN ÇOŞKUN
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ DİDEM ŞEN KARAMAN, DOÇ. DR. OZAN KARAMAN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Bioengineering, Biotechnology, Polymer Science and Technology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 72

Özet

Osteomiyelit, kemik yıkımı ve kaybı sürecinin mikroorganizmaların neden olduğu bir hastalıktır. Osteomiyelit, kronik ve akut enfeksiyonlara neden olabilecek artan bir insidans oranına sahiptir. Kemik enfeksiyonu hastaların %40'ında tekrarlayan ve kalıcı hasara neden olmuştur. Ortopedik cerrahi operasyonlarda kullanılan tıbbi cihazların neden olduğu enfeksiyonların %2-5'i osteomiyelittir. Osteomiyelit vakalarının yarısından fazlasına Staphylococcus aureus ve Staphylococcus epidermidis gibi gram pozitif bakteriler neden olur. Tıbbi cihaza bağlı osteomiyelit oluşumunu önlemek için, tıbbi implantasyon tasarımında kullanılan biyomalzeme matrisine bakteriyosidal ve bakteriyostatik ajanların entegre edilmesine ciddi bir ihtiyaç vardır. Esnek biyomateryal şu anda kanser, iskelet travması ve enfeksiyona bağlı kemik kaybı, kemik kırıkları ve yüz ve kafatası kemiklerinin konjenital deformiteleri gibi kemik defektlerinin tedavisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. β-trikalsiyum fosfat (β-TCP) greft materyali, yüksek osteouyumluluğu ve mekanik mukavemeti nedeniyle esnek bir biyomateryalde kullanılmaktadır. Esnek biyomateryal tamamen sentetik, osteokondüktif ve esnek bir kemik grefti materyalidir ve doku rejenerasyonuna yardımcı olmak için geçici bir kemik dokusu iskelesi görevi görür. Ayrıca esnek kemik iskelesi biyouyumludur ve radyoopaktır ve kontrollü bir şekilde emilir. Bildiğimiz kadarıyla, kemik defekti tedavilerinde kullanılan işaretli ürünlerdeki mevcut esnek biyomateryaller antibakteriyel aktiviteye sahip değildir. İmplant cerrahisi sonrası mikrobiyal komplikasyonları önlemek için antibakteriyel biyomalzemelere şiddetle ihtiyaç vardır. İmplantasyon bölgesindeki bir enfeksiyonu yok etmeye yönelik antibiyotik tedavileri açısından, implant tarafında biyofilm oluşumu, biyofilmin antibiyotik toleransının artması ve hücre dışı polimerik maddeler (EPS) yoluyla penetrasyon etkinliğinin azalması nedeniyle ve EPS'nin enzimatik bileşenleri tarafından antibiyotiklerin bozulması ve artan direnç nedeniyle tedavi etkinliğini azaltmaktadır. Antibiyotik direnci ve biyofilmle ilişkili antibiyotik toleransı, antimikrobiyal ilaçlara alternatif olarak yeni antimikrobiyal ajanların araştırılmasına ve biyomateryallere antibakteriyel ajan entegrasyon stratejilerinin geliştirilmesine yönelik acil ihtiyacı ele alınmıştır. Antimikrobiyal peptitler (AMP'ler), çeşitli organizmaların doğuştan gelen bağışıklık sisteminde önemli bir rol oynayan, doğal olarak oluşan bir peptit sınıfıdır ve kapsamlı bir şekilde incelenmiştir ve küçük moleküllü antibiyotikler olarak hizmet etme potansiyeline sahiptir. Bu çalışmada insan LL-37 peptidi şablon olarak kullanılarak, sentetik bir antimikrobiyal ve anti-biyofilm peptidi olan SAAP-276, sentetik olarak sentezlenmiştir. Antimikrobiyal peptit yüklü biyomalzemeler hazırlanmış ve hazırlanan esnek biyomalzemenin bakteri hücresinin material yüzeyine yapışmasını engelleme, bakterisidal etki sağlama ve biyofilm oluşumunu engelleme potansiyeli araştırılmıştır. Sonuç oalrak bu çalışmada, SAAP-276 AMP'yi kemik dokusu rejenerasyonunda kullanılan ticari olarak temin edilebilen Powerbone esnek şerit biyomateryaline (TerraMed) entegre etmeyi amaçlıyoruz. Hazırlanan esnek malzeme ve bileşenlerinin fizikokimyasal karakterizasyonu araştırılmıştır. Bu amaç için; boyut belirleme için dinamik ışık saçılımı (DLS) kullanıldı ve bu gözenekli yapıya işlenen peptit entegrasyonundan önce ve sonra Powerbone esnek biyomateryallerinin gözenekliliğine ek olarak partikül bileşenlerin morfoloji analizi için taramalı elektron mikroskobu (SEM) kullanıldı. Peptit entegrasyonundan önce ve sonra biyomalzemelerin mekanik mukavemetlerini karşılaştırmak için çekme testi yapıldı. Esnek biyomalzeme tasarımlarının biyofilm oluşumunu önlemeye yönelik tasarımın bakterisidal özelliklerini araştırmak amacıyla elde edilen esnek biyomalzemenin in vitro planktonik S.aureus (Gram-pozitif) bakterilere karşı antibakteriyel etkinliği araştırılmıştır. Antimikrobiyal peptit entegre edilen biyomalzemenin antibakteriyel aktivitesi, gram pozitif S. aureus üzerinde Resazurin ve Kristal Viyole testleri kullanılarak araştırıldı. Resazurin ve Kristal Viyole test sonuçlarına göre, bakteri suşlarının hücre canlılığının ve EPS varlığının, biyomateryalde artan SAAP-276 içeriği ile bakteri hücresinin biyomateryal yüzeylere yapışmasını önleyerek azaldığı gözlemlendi. Elde edilen tüm sonuçlar, SAAP-276 peptidinin esnek biyomateryallere yüklenmesinin kemik enfeksiyonunun önlenmesi için umut verici ve umut verici bir yaklaşım olduğunu göstermektedir.

Özet (Çeviri)

Osteomyelitis is a disease in which the process of bone destruction and loss is caused by microorganisms. Osteomyelitis has an increasing incidence rate that could cause chronic and acute infections. Bone infection has caused recurrent and permanent damage in 40% of the patients. 2-5% of infections caused by medical devices used in orthopedic surgical operations are osteomyelitis. More than half of osteomyelitis cases are caused by gram-positive bacteria such as Staphylococcus aureus and Staphylococcus epidermidis. In order to prevent the occurance of osteomyelitis due to the medical device, there is a dire need of integrating bactericidal and bacteriostatic agents into biomaterials matrix that are used in the design of medical implantation. The flexible biomaterial is currently widely used in the treatment of bone defects such as cancer, bone loss due to skeletal trauma and infection, bone fractures, and congenital deformities of the facial and skull bones. β-tricalcium phosphate (β-TCP) graft material is used in a flexible biomaterial due to its high osteocompatibility and mechanical strength. Flexible biomaterial is a fully synthetic, osteoconductive and flexible bone graft material and act as a temporary bone tissue scaffold for aiding tissue regeneration. In addition, the flexible bone scaffold is biocompatible and radio-opaque and is absorbed in a controlled manner. To the best of our knowledge the available flexible biomaterials in the marked those are in use of bone defect treatments does not possess antibacterial activity. Antibacterial biomaterials are direly needed to prevent microbial complications after implant surgery. In terms of antibiotic treatments to eradicate an infection at the site of implantation, the formation of biofilms at the implant side reduces treatment efficacy due to increased antibiotic tolerance of the biofilm and decreased penetration efficiency through the extracellular polymeric substances (EPS) of biofilm matrix, degradation of antibiotics by the enzymatic components of EPS, and increased resistance. Antibiotic resistance and biofilm-associated antibiotic tolerance have addressed the urgent need to investigate novel antimicrobial agents as alternatives to antimicrobial drugs and development of antibacterial agent integration strategies to the biomaterials. Antimicrobial peptides (AMPs), are a class of naturally occurring, peptides that play an important role in the innate immune system of various organisms have been extensively studied and have the potential to serve as small-molecule antibiotics. In this study by using the human LL-37 peptide as a template, a synthetic antimicrobial and anti-biofilm peptide, SAAP-276, has been synthetically synthesized. Antimicrobial peptide-loaded biomaterials have been prepared and the potential of the prepared flexible biomaterial in inhibiting the bacterial cell adherence to material surface, providing bactericidal effect and inhibiting the biofilm formation was investigated. All in all in this study, we aim to integrate SAAP-276 AMP into the commercially available Powerbone flexible strip biomaterial (TerraMed) used in bone tissue regeneration. The physicochemical characterization of prepared flexible material and its components have been explored. For this purpose; Dynamic light scattering (DLS) was used for size determination and scanning electron microscopy (SEM) was used for morphology analysis of the particulate ingredients in addition the porosity of the Powerbone flexible biomaterials before and after the peptide integration processed to porous structure. Tensile test was performed to compare the mechanical strengths biomaterials before and after the peptide integration. The antibacterial activity of the obtained flexible biomaterial against in vitro planktonic S. aureus (Gram-positive) bacteria in order to investigate the bactericidal properties of the design for preventing the biofilm formation of the flexible biomaterial designs. The antibacterial activity of the antimicrobial peptide integrated biomaterial was investigated by using, Resazurin and Crystal Violet assays on S. aureus. According to the results of the Resazurin and Crystal Violet test, it was observed that the cell viability of the bacterial strains and the presence of EPS decreased with the increasing SAAP-276 content in the biomaterial by preventing the bacterial cell adhesion on the biomaterial surfaces. All in all the obtained results shows SAAP-276 peptide loading into flexible biomaterials is and promising approach for the prevention of bone infection.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    783631

    Molecular modelling of antimicrobial peptides and polymers

    Antimikrobiyal peptit ve polimerlerin moleküler modellemesi

    SENA ATASEVER

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    BiyoteknolojiAcıbadem Mehmet Ali Aydınlar Üniversitesi

    Medikal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ TUĞBA ARZU ÖZAL İLDENİZ

    DR. ÖĞR. ÜYESİ NİHAN ÜNÜBOL

  2. Tez No

    871182

    İnsan laktoferrisin ve katelisidin LL-37'nin ağız patojen bakterilerine karşı antibakteriyel ve antibiyofilm aktivitelerinin araştırılması ve uçucu yağ kombinasyonlarıyla etkilerinin karşılaştırılması

    Investigation of antibacterial and antibiofilm activities of human lactoferricin and cathelicidin LL-37 against oral pathogenic bacteria and comparison of their effects with essential oil combinations

    MURAT SEFA KARAASLAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    MikrobiyolojiAnkara Üniversitesi

    Farmasötik Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NURTEN ALTANLAR

  3. Tez No

    639587

    Hepsidinin sepsis ve septik şok hastalarında tanısal değerliliği

    Diagnostic value of hepcidin in patients with sepsis and septic shock

    BÜŞRA BİLDİK

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    BiyokimyaSağlık Bilimleri Üniversitesi

    Acil Tıp Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BAŞAR CANDER

  4. Tez No

    822963

    Synthesis and applications of CBD loaded peptide hydrogels and biphenylalanine derivatives

    CBD yüklü peptit hidrojeller ile bifenilalanin türevlerinin sentezi ve uygulamaları

    BATUHAN BAYTEKİN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    BiyokimyaOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Biyokimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SALİH ÖZÇUBUKÇU

    DR. ÖĞR. ÜYESİ MELEK PARLAK KHALİLY

  5. Tez No

    730722

    Mikrobiyal kaynaklı antimikrobiyal peptit izolasyonu ve karakterizasyonu

    Antimicrobial peptide isolation and characterization of microbial source

    ESRA ÖZTUNÇ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    MikrobiyolojiKahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ASHABİL AYGAN

Geri Dön