Nanopartiküller ile fonksiyonlandırılmış sinir doku iskelelerinin üç boyutlu basım ile geliştirilmesi ve üretimi
Development and production of nerve tissue scaffolds functionalized with nanoparticles via 3d printing
- Tez No: 841383
- Danışmanlar: PROF. DR. HASAN SADIKOĞLU, DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN YILMAZER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Omurilik yaralanması, doku iskelesi, hidrojel, nanopartikül, 3B yazıcı, Spinal cord injury, tissue scaffold, hydrogel, nanoparticle, 3D bioprinter
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 114
Özet
Omurilik yaralanmaları, genellikle travma, hastalık veya dejenerasyon nedeniyle omurilik aksonlarının hasar görmesi sonucu meydana gelmektedir. Her yıl binlerce insanı etkileyen bu durum bireylerde ciddi fiziksel, psikolojik ve sosyal etkilere neden olarak hem kişisel yaşam kalitesini düşürür hem de toplumda işgücü eksikliğine neden olur. Bu nedenle etkili tedavi yöntemlerinin geliştirilmesi gerekmektedir. Sinir dokusunun yapay bir iskele kullanılarak geliştirilmesi ve doğal hücrelerin bu iskele üzerinde kültürleştirilmesi bu alandaki yenilikçi bir yaklaşımdır. 3B baskı teknolojileri, hastaların spesifik ihtiyaçlarını karşılayabilecek özelleştirilmiş tedavi yöntemlerinin tasarlanmasını ve üretilmesini mümkün kılmaktadır. Bu çalışmada omurilik yaralanmalarının tedavisinde kullanılmak üzere hyalüronik asit (HA) – metil selüloz (MS) bazlı iç içe geçmiş ağ (IPN) jel geliştirildi. Sinir doku bağlantılarının oluşturulmasını ve sinir hücrelerinin yeniden yapılanmasını desteklemek amacıyla çinko oksit (ZnO) - grafen oksit (GO) hibrit nanopartikülleri sentezlendi ve ZnO, GO ve ZnO-GO hibrit nanopartikülleri jele katkı olarak ilave edildi. Katkılı jeller, karmaşık kimyasal süreçler aracılığıyla sentezlendikten sonra, ekstrüzyon tipi 3B yazıcı yardımıyla, spesifik doku yapılarını taklit edebilecek şekilde doku iskeleleri üretildi. İlk olarak, nanopartiküllerin boyut analizleri gerçekleştirildi. Ardından, nanopartiküllerin morfolojik, kimyasal ve termal karakterizasyon çalışmaları tamamlandı. Toz nanopartiküllerin kristal yapısı ve detaylı bir şekilde karakterize edildi. Jellerin viskozite ve elastisite özelliklerini belirlemek amacıyla reolojik karakterizasyon çalışması gerçekleştirildi ve basılabilirlikleri değerlendirildi. Doku iskelelerinin morfolojik, kimyasal ve termal karakterizasyon çalışmaları tamamlandı. Mekanik davranışını belirlemek için çekme testleri gerçekleştirildi. Şişme ve bozunma davranışları ve ayrıca, elektriksel iletkenliği belirlendi. Son olarak, hücre kültürü testleri tamamlandı. Omurilik yaralanmalarının tedavisinde kullanılmak üzere ideal özelliklere sahip hidrojel geliştirme çalışmaları gerçekleştirildi. Sonuçlar, HAMS bazlı IPN yapısına ZnO ve GO nanopartikül katkısının eklenmesinin umut vadeden bir gelişme olduğunu göstermektedir. ZnO-GO hibrit nanopartikül yapının bir arada kullanılmasının termal dayanımı, çekme mukavemetini ve elektriksel iletkenliği arttırdığı belirlendi. ZnO-GO katkı maddesinin eklenmesi sonucu sinir doku iskelesi için şişme ve bozunma davranışları optimize edildi. Nanopartikül katkısının hücreler üzerinde toksik etkiye sahip olmadığı belirlendi.
Özet (Çeviri)
Spinal cord injuries often result from damage to spinal axons due to trauma, disease, or degeneration. This condition, affecting thousands of individuals annually, significantly diminishes personal quality of life by causing severe physical, psychological, and social impacts, and also contributes to labor force shortages within society. Therefore, the development of effective treatment methods is crucial. A groundbreaking approach in this field involves the development of artificial scaffolds for nerve tissue, combined with the cultivation of natural cells on these scaffolds. 3D printing technologies enable the design and production of customized treatment methods tailored to meet the specific needs of patients. In this study, a hyaluronic acid (HA) – methyl cellulose (MS) based interpenetrating polymer network (IPN) gel was developed for the treatment of spinal cord injuries. Zinc oxide (ZnO) - graphene oxide (GO) hybrid nanoparticles were synthesized to support the formation of neural tissue connections and the restructuring of nerve cells. ZnO, GO, and ZnO-GO hybrid nanoparticles were incorporated into the gel as additives. After the synthesis of the modified gels through intricate chemical processes, tissue scaffolds that could mimic specific tissue structures were produced using a extrusion type 3D printer. Initially, size analyses of nanoparticles were conducted, followed by morphological, chemical, and thermal characterization studies. The crystal structure of powder nanoparticles was thoroughly characterized. Rheological characterization studies were performed to determine the viscosity and elasticity properties of the gels and evaluate their printability. Morphological, chemical, and thermal characterization studies of tissue scaffolds were completed. Tensile tests were carried out to determine their mechanical behavior. Swelling and degradation behaviors, as well as electrical conductivity, were determined. Lastly, cell culture tests were conducted. Studies were conducted to develop hydrogels with ideal properties for the treatment of spinal cord injuries. The results indicate that the addition of ZnO and GO nanoparticle contributions to the HAMS-based IPN structure is a promising development. The use of ZnO-GO nano-hybrid structure was found to enhance thermal resistance, tensile strength, and electrical conductivity. The addition of ZnO-GO additive optimized the swelling and degradation behaviors for neural tissue scaffolds. It was determined that the nanoparticle contribution did not have a toxic effect on cells.
Benzer Tezler
- Synthesis and characterization of organic-inorganic hybrid materials
Organik-inorganik hibrit malzemelerin sentezi ve karakterizasyonu
MÜFİDE DURİYE KARAHASANOĞLU
Doktora
İngilizce
2015
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ERSİN SERHATLI
- A novel design of levan based tumour targeting nano-scale micelles
Yeni bir yöntemle tümör hücrelerini tanıyabilen levan esaslı nano-küreciklerin hazırlanması
ESRA MUTLU
Doktora
İngilizce
2014
BiyomühendislikMarmara ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET SAİP EROĞLU
PROF. DR. EBRU TOKSOY ÖNER
- Peptit kaplı ve kemoterapötik ilaç yüklü süperparamanyetik demiroksit nanopartiküllerin sentezi ve glioblastoma hücre hattında kullanılmak üzere hipertermi maruziyet sisteminin geliştirilmesi
Synthesis of peptide coated and chemotherapeutic drug loaded superparamagnetic iron oxide nanoparticles and development of a hyperthermia exposure system for use in glioblastoma cell lines
FATİH ŞENTÜRK
- Antimikrobiyal polimerik kompozit malzemelerin tasarlanması
Design of antimicrobial polymeric composite materials
TUĞÇE ERDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
BiyoteknolojiHacettepe ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NESLİHAN İDİL
- Preparation and characterization of gene and drug delivery systems
Gen ve i̇laç taşiyici si̇stemleri̇n hazirlanmasi ve karakteri̇zasyonu
MÜGE SENNAROĞLU BOSTAN
Doktora
İngilizce
2015
Eczacılık ve FarmakolojiMarmara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET SAYIP EROĞLU