Development of mechanically robust, biodegradable bioink formulations for 3D bioprinting
3B biyobaskı için mekanik stabiliteye sahip, biyobozunur biyomürekkep formülasyonlarının geliştirilmesi
- Tez No: 816720
- Danışmanlar: PROF. DR. PINAR YILGÖR HURİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Anabilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 86
Özet
Travma, agresif tümör ablasyonu ve uzun süreli denervasyon dahil olmak üzere klinik vakalar, dokunun sınırlı kendi kendini tamir etme kabiliyetine sahip olması ve rejenere dokunun genellikle zayıf fonksiyonel ve mekanik özelliklere yol açan fibroz ile birlikte gözlenmesi nedeniyle cerrahi onarım gerektiren hacimsel iskelet kası kaybına neden olabilmektedir. Cerrahi tedavilerde, transplantasyona uygun donör dokunun azlığı yanında genellikle önemli donör saha morbiditesi de eşlik etmektedir. Bu eksikliklerin bir sonucu olarak, doku mühendisliği tekniği ile fonksiyonel iskelet kası dokusunun mühendisliği, yukarıda belirtilen klinik vakaların iyileştirilmesi için büyük umut vaat etmektedir. Bu tekniğin genişleyen uygulama alanlarından biri de kişiye özel ve anatomik olarak doğru yapılar üretme potansiyeline sahip 3B baskıdır. Ek olarak, biyomürekkeplerden yararlanan 3B biyobaskı ile canlı doku ikamelerinin üretimi mümkündür. Ancak uygun hücre-malzeme etkileşimlerinin yanı sıra iskelet kası yapısına uygun reolojik, mekanik ve elastik özelliklere sahip ideal bir biyomürekkep malzemesi bulunmamaktadır. Bu nedenle, 3B biyobaskıda kullanılmak üzere iskelet kası dokusunun yapısını ve işlevini taklit edebilen, uygun mekanik özelliklere sahip, biyouyumlu ve biyobozunur biyomalzemelerin geliştirilmesine ihtiyaç vardır. Poliüretanlar (PU), makromoleküler bir omurga boyunca kimyasal olarak bağlanmış“yumuşak”ve“sert”segmentlerden oluşan biyomalzemelerdir. Sert ve yumuşak segmentlerin uygun tasarımı, seçimi ve kimyasal kombinasyonu ile istenen esneklik, mekanik dayanım ve özelliklere sahip PU'lar elde etmek mümkündür. Bu tezde, PU bazlı, ışıkla kürlenebilen özgün biyomürekkep malzemeleri geliştirilmiştir. Bunların yapısal ve mekanik karakterizasyonu, 3B basılabilirlik ve çapraz bağlamadan sonra stabilite değerlendirmesi gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, sitotoksisite değerlendirmesi ve C2C12 fare miyoblastları ile in vitro analiz gerçekleştirilmiştir. Sentezlenen çok sayıda PU arasında, metakrilatlanmış poliüretan (PUMA)-6'nın ışıkla çapraz bağlanan, biyolojik olarak uyumlu ve biyobozunur bir biyomürekkep malzemesi olarak uygun olduğu belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Clinical cases including trauma, aggressive tumor ablation and long-term denervation could cause volumetric skeletal muscle loss that necessitate surgical repair since the tissue has limited ability of self-repair and the regenerated tissue is generally co-observed with fibrosis leading to poor functional and mechanical properties. Along with scarcity of the donor tissue available for transplantation in the surgical treatments, they are generally accompanied by significant donor site morbidity. As a result of these shortcomings, engineering functional skeletal muscle tissue via tissue engineering technique holds great promise for the remediation of the aforementioned clinical cases. One of the expanding application areas of this technique is 3D printing, with the potential to produce personalized and anatomically correct structures. In addition, the production of living tissue substitutes is possible with 3D bioprinting that makes use of the bioinks. However, there are some current limitations of the technique, such as the unavailability of an ideal bioink material with suitable rheological, mechanical and elastic properties that match that of skeletal muscle, as well as proper cell-material interactions. Therefore, there is a need for the development of biocompatible and biodegradable, novel biomaterials with suitable mechanical properties that can mimic the structure and function of skeletal muscle tissue for use in 3D bioprinting applications. Polyurethanes (PU) are biomaterials composed of“soft”and“hard”segments chemically linked along a macromolecular backbone. With the appropriate design, selection and chemical combination of hard and soft segments, it is possible to obtain PUs with desired flexibility, mechanical strength and properties. In this thesis, PU-based, light-curable novel bioink materials were developed. Structural and mechanical characterization of the novel materials were performed, along with assessment of 3D printability and stability after cross-linking. Moreover, cytotoxicity assessment and in vitro analysis with C2C12 mouse myoblasts were performed. Among the plethora of PUs synthesized, methacrylated polyurethane (PUMA)-6 was found to be suitable as a light-curable, biocompatible and biodegradable bioink material.
Benzer Tezler
- Lityum iyon piller için yazdırılabilir NMC katot mürekkeplerinin sentezi
Synthesis of printable NMC cathodes for lithium ion batteries
FATMA SENA TUNCA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
EnerjiSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MAHMUD TOKUR
- Gömülü mıknatıslı senkron motorların tork kontrolüne yönelik yeni bir hibrit yöntemin geliştirilmesi
Development of a new hybrid method for torque control of interior magnet synchronous motors
OĞUZ ATSIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Mekatronik MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELÇUK KİZİR
- Mechanically strong hyaluronic acid-based hydrogels
Yüksek mekanı̇k dayanımlı hyalüronı̇k ası̇t hı̇drojellerı̇
BURAK TAVŞANLI
- Batch-compatible micromanufacturing of a CMUT array for optoacoustic imaging of tissue-like phantoms
Doku benzeri fantomların optoakustik görüntülenmesi için CMUT dizilerinin toplu mikro üretimi
DOĞU KAAN BUĞRA ÖZYİĞİT
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Mühendislik Bilimleriİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET YILMAZ
- 4D printing of body temperature responsive hydrogels with self-healing and shape-memory abilities
Kendi kendini onarma ve şekil hafıza özelliklerine sahip vücut sıcaklığına duyarlı hidrojellerin dört boyutlu baskısı
GAMZE AYDIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ OKAY
DR. TURDİMUHAMMAD ABDULLAH