Hücre uyumlu yüzey modifiye kitosan/hidroksiapatit doku iskelelerinin üretimi, karakterizasyonu ve kemik doku mühendisliği için biyomekanik özelliklerinin ve hücresel etkileşimlerinin değerlendirilmesi
Fabrication and characterization of cell compatible surface modified chitosan/hydroxyapatite tissue scaffolds and evaluation of biomechanical properties and cellular interactions for bone tissue engineering
- Tez No: 804410
- Danışmanlar: PROF. DR. RABİA ÇAKIR KOÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomühendislik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kemik, sürekli olarak yapısal ve biyolojik değişime uğrayan, üzerindeki etkilere göre yeniden şekillenen, çok işlevli bir organdır. Travma, kanser, enfeksiyon ve hormonal dengesizlikler gibi çeşitli nedenlerle kemik dokunun hasar alması durumunda kemik rejenerasyonu için klinik müdahale gerekmektedir. Bu operasyonlarda kullanılan mevcut malzemeler, yapısal ve mekanik destek için otogreft, allogreft ve metal implantların kullanımını içerir. Bu tedavilerin sınırlı bulunabilirlikleri, doku mühendisliği ile üretilmiş yapılara olan ihtiyacı ortaya çıkartmış, bilimsel ve klinik araştırmaların ilgi odağı olmuştur. Bu tez çalışmasında, doğal kemik hücreler arası matrisine (ECM) uyum sağlayabilen, hücre yapışmasını, çoğalmasını ve mineralizasyonunu arttırabilen, kemik doku rejenerasyonunu sağlayacak bir doku iskelesi geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, iskele malzemesi olarak kitosan(Kt), hidroksiapatit(HA) ve poli-l-lisin(PLL) kullanılarak farklı içeriklere sahip doku iskeleleri üretilmiş ve karakterize edilmiştir. İskele üretiminde, dondurarak kurutma (liyofilizasyon) yöntemi kullanılmıştır. Üretilen iskeleler taramalı elektron mikroskobu (SEM), Fourier-transform kızılötesi spektroskopisi (FTIR), çekme, gözeneklilik, şişme ve biyobozunma analizi gibi çeşitli analitik teknikler kullanılarak karakterize edilmiştir. Sonuçlar, geliştirilen doku iskelelerinde PLL yüzey modifikasyonu varlığının iskelelerin gözenek boyutunu azalttığını, gözenekliliğini arttırdığını ve şişme oranını azalttığını göstermiştir. 21 gün sonunda, bozunma analiz sonuçları ise, artan hidroksiapatit oranı ile bozunmanın ters orantılı ve PLL yüzey modifikasyonunun bozunmaya direnci arttırmış olduğunu göstermiştir. Geliştirilen iskelelerin hücre çoğalmasına, farklılaşmasına ve mineral oluşumuna etkileri preosteoblast MC3T3-E1 hücre hattı ile gerçekleştirilen in-vitro çalışmalar ile değerlendirilmiştir. İskelelerin hücre canlılığına etkisi XTT analizi ile, kemik doku oluşumunun önemli göstergeleri olan farklılaşma ve mineralizasyon üzerindeki etkileri ise sırasıyla Von Kossa ve Alizarin Red S boyamaları ile değerlendirilmiştir. Sonuç olarak, kemik dokusu rejenerasyonunu etkili bir şekilde destekleyebilecek özellikte, hücrelerde mineralizasyonu arttıran, farklılaşmayı uyaran, biyouyumlu ve hücre gelişimini destekleyen doku iskeleleri geliştirilmiştir. Elde edilen bu yapılar, hücre ile uygulanabilecek doku iskeleleri olarak kullanılabileceği gibi hücresiz uygulamalarda da kullanılabilecek bir biyomalzeme olarak oldukça yüksek potansiyele sahip olabilecektir.
Özet (Çeviri)
Bone is a multifunctional organ that is constantly undergoing structural and biological changes and is reshaped according to the effects on it. When bone tissue is damaged due to various reasons such as trauma, cancer, infection and hormonal imbalances, clinical intervention is required for bone regeneration. Current materials used in these operations include the use of autografts, allografts and metal implants for structural and mechanical support. The limited availability of these therapies has highlighted the need for tissue-engineered structures and has been the focus of scientific and clinical research. This thesis is aimed to develop a tissue scaffold that can adapt to the natural bone intercellular matrix (ECM), increase cell adhesion, proliferation as well as mineralization, and provide bone tissue regeneration. To achieve this goal, tissue scaffolds with different contents were produced using chitosan (Kt), hydroxyapatite (HA) and Poly-L-Lysine (PLL) as scaffold materials and characterized. Freeze-drying (lyophilization), method was used for scaffold production. The scaffolds were characterized using various analytical techniques such as scanning electron microscopy (SEM), Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), pull-out, porosity, swelling and biodegradation analysis. The results showed that the presence of PLL surface modification in the developed tissue scaffolds reduced the pore size, increased the porosity and reduced the swelling rate of the scaffolds.. After 21 days, degradation analysis results showed that degradation was inversely proportional to increasing hydroxyapatite ratio and PLL surface modification increased the resistance to degradation. The effects of the developed scaffolds on cell proliferation, differentiation and mineral formation were evaluated by in-vitro studies with the preosteoblast MC3T3-E1 cell line. The effects of the scaffolds on cell viability were evaluated by XTT analysis, while their effects on differentiation and mineralization, which are important indicators of bone tissue formation, were evaluated by Von Kossa and Alizarin Red S staining, respectively. As a result, scaffolds that can effectively support bone tissue regeneration, increase mineralization in cells, stimulate differentiation, biocompatible and support cell growth have been developed. These structures can be used as tissue scaffolds that can be applied with cells, as well as having a very high potential as a biomaterial that can be used in cell-free applications.
Benzer Tezler
- Nanoteknolojik yaklaşımlarla koagülatif sistemlerin geliştirilmesi
Coagulative systems development by nanotechnological approach
ZEYNEP KARAHALİLOĞLU
Doktora
Türkçe
2015
İlk ve Acil YardımHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİR BAKİ DENKBAŞ
- Mikro/nano kanallı iletken PCL/PLGA polimerik iskelelerinde nöral hücre davranışlarının araştırılması
Investigation of neural cell behaviors on micro/nano channeled conductive PCL/PLGA polymeric scaffolds
ASEL AYDEĞER
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Tıbbi Biyolojiİstanbul Medipol ÜniversitesiTıbbi Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İLYAS ÖZÇİÇEK
- Lösemilerin tanı ve sınıflamasında indirekt yüzey işaretleme ve mikroplak yöntemi ile immünfenotipleme
Immunophenotyping by indirect surface staining using the microplate method for the diagnosis and classificiation of leukemias
LEBRİZ YÜKSEL SOYCAN
- Biomimetic polydimethylsiloxane cell substrate design for enhanced in vitro cellular behavior
In vitro hücre davranışlarının gelıstırılmesı amaçlı bıyomımetık polıdımetılsıloksan hücre substratı tasarımı
MEFTUNE ÖZGEN ÖZTÜRK ÖNCEL
Doktora
İngilizce
2021
Mühendislik BilimleriBoğaziçi ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BORA GARİPCAN
- Hierarchically porous high surface area polymers with interconnected pores for fast and selective albumin adsorption
Hızlı ve seçici albümin adsorpsiyonu için hiyerarşik ve birbirine bağlı gözenek yapısına sahip olan yüksek yüzey alanlı polimerler
MERVE SÜSLÜKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDEM YAVUZ