Usage of 3D printed PLA scaffolds for small molecule induced bone regeneration
Küçük molekül ile indüklenmiş kemik rejenerasyonu için 3B basılı PLA iskelelerinin kullanımı
- Tez No: 803889
- Danışmanlar: PROF. DR. GAMZE KÖSE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Genetik, Bioengineering, Biotechnology, Genetics
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 158
Özet
Kemik, kendini tamir etme yeteneğine sahip bir dokudur. Ancak, travma, tümör, hastalık veya enfeksiyon sonucu oluşabilecek kritik boyutlu kemik hasarları kendiliğinden iyileşemez. Kemik onarımı ve rejenerasyonu uygulamalarında geliştirilen 3D baskılı doku iskeleleri bu bağlamda öne çıkmaktadır. Kitosan nanoparçacıkları, hücre adezyonunu desteklerken aynı zamanda kök hücrelerin kemik farklılaşmasını tetikledikleri için sentetik polimer doku iskelelerinin biyouyumluluğunu arttırır. Öte yandan, kemik doku mühendisliği ile oluşturulmuş yapıların, implantasyondan sonra genellikle yetersiz vaskülarizasyona bağlı olarak başarısız olduğu görülmüştür. Doku mühendisliğinde vaskülarizasyonu desteklemek için endotel hücrelerin bölgeye göç etmesini sağlayıcı ortam ve faktörler kullanılmaktadır. Bu çalışmada, kemik rejenerasyonu için 3D yazıcı ile üretilmiş poli(laktik asit) doku iskeleleri kullanılmıştır. İskelelerin ideal gözenek boyutları 370–460 μm olarak belirlenmiştir. Doku iskeleleri, 0.5 M NaOH ile 4 saat boyunca alkali muamelesine tabi tutularak yüzey aktif grupları açığa çıkarılmıştır. Çalışma kapsamında sırasıyla DIPQUO ve GS4012 küçük molekülleri kitosan nanoparçacıkları içinde kapsüllenerek kemik oluşumu ve vaskülarizasyon sağlanmıştır. Doku iskelelerinin yüzeyi bu nanopartiküller ile kaplanmıştır. Sıçan kemik iliğinden izole edilen mezenkimal kök hücreler doku iskelesi üzerine ekilmiş ve küçük moleküllerin kontrollü salımı ile kemik dokusuna farklılaşma sağlanmıştır. Vaskülarizasyon başarısını test etmek için in vitro ortamda sıçan kanından izole edilen periferik kan endotel hücreleri kullanılmıştır. Tasarlanan sistem, in vitro ortamda osteogenez ve anjiyogenez özellikleri bakımından test edilmiş ve kemik dokusu oluşumu incelenmiştir. DIPQUO içeren gruplarda (D-NP ve DG-NP) kemik farklılaşmasının yüksek olduğu, GS4012 (G-NP ve DG-NP) içeren gruplarda ise vaskülarizasyon ile hücre çoğalmasının arttığı gözlenmiştir. Bu çalışmada küçük moleküllerin enkapsülasyonu ile doku iskelesinin biyoaktivitesi arttırılmış ve kemik doku mühendisliği çalışmalarında karşılaşılan yetersiz vaskülarizasyona bağlı başarısızlık oranını azaltılmıştır. Son olarak, kemik yaralanmalarının iyileşme süreci hızlandırılarak hastanın iyileşme süresi kısaltılmıştır.
Özet (Çeviri)
Bone is a tissue that has the ability to repair itself. However, critical bone damage that may occur as a result of trauma, tumor, disease, or infection cannot heal naturally. Developed 3D-printed scaffolds used in bone repair and regeneration applications stand out in this context. Chitosan nanoparticles increase the biocompatibility of synthetic polymer scaffolds as they support cell adhesion while also inducing bone differentiation of stem cells. On the other hand, bone tissue engineered structures were found to fail after implantation, usually due to insufficient vascularization. In tissue engineering, media and factors that enable endothelial cells to migrate to the region are used to support vascularization. In this study, poly (lactic acid) scaffolds produced with a 3D printer were used for bone regeneration. The ideal pore sizes of the scaffolds were determined at 370–460 μm. The scaffolds were alkali treated with 0.5 M NaOH for 4 hours, and the surfactant groups were exposed. Within the scope of the study, DIPQUO and GS4012 small molecules were encapsulated in chitosan nanoparticles to induce bone formation and vascularization, respectively. The surfaces of the scaffolds were coated with these nanoparticles. Mesenchymal stem cells isolated from rat bone marrow were seeded on the scaffold, and differentiation into bone tissue was achieved with controlled release of small molecules. Peripheral blood endothelial cells isolated in vitro from rat blood were used to test vascularization success. The designed system was tested in vitro in terms of osteogenesis and angiogenesis properties, and bone tissue formation was investigated. It was observed that bone differentiation was high in DIPQUO-containing groups (D-NP and DG-NP), while cell proliferation increased with vascularization in group containing GS4012 (G- NP). With this study, the bioactivity of the scaffold was increased by the encapsulation of small molecules, and the failure rate due to insufficient vascularization encountered in bone tissue engineering studies was reduced. Finally, the patient's recovery period was shortened by accelerating the healing process of bone injuries.
Benzer Tezler
- Multi - capsule endoscopy: Demonstrations of inter - capsular control and (tactile) sensing
Çoklu - kapsül endoskopi: Kapsüller arası kontrol ve (dokunsal) algılama yöntemleri
FURKAN PEKER
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ONUR FERHANOĞLU
- Yüksek gerilim kondansatörü tasarımı ve üç boyutlu yazıcı ile üretimi
High voltage capacitor design and production by using fdm type three dimensional printer
SALİH DENİZ UZEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZCAN KALENDERLİ
- Coaxial additive manufacturing of continuous carbon fiber composites
Sürekli formda karbon fiber kullanılarak ortak merkezli 3 boyutlu kompozit basımı
GİZEM GÖKÇER
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiSabancı ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BAHATTİN KOÇ
- MEMS sensor platform for vital monitoring under mri and intraocular pressure measurement
Yaşamsal işaretlerin ve göz içi basıncın ölçülmesine yönelik MEMS basınç ölçer platformunun geliştirilmesi
PARVIZ ZOLFAGHARI
Doktora
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ONUR FERHANOĞLU
- Wear, friction and hardness characteristics of FDM-printed plastic materials
FDM baskılı plastik malzemelerin asınma, sürtünme ve sertlik özellikleri
SAHAR ZHIANI HERVAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ATAKAN ALTINKAYNAK