Geri Dön

Development of hypoxia-inducible factor-1 alpha and ghrelin-loaded core/shell fibrous scaffolds for improving vascularization and osteogenesis

Vaskülarizasyon ve osteogenezin iyileştirilmesi için hipoksi ile indüklenebilir faktör-1 alfa ve ghrelin yüklü çekirdek/kabuk fibröz doku iskelelerinin geliştirilmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 845002
  2. Yazar: EREN KÜÇÜK
  3. Danışmanlar: PROF. DR. DİLEK KESKİN, PROF. DR. AYŞEN TEZCANER
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 109

Özet

Kemik doku mühendisliğinin amacı, biyouyumlu, uygulanacak bölgeye göre ayarlanabilir dayanıklılığa sahip ve hücre yapışmasını ve büyümesini teşvik eden malzemeler geliştirerek kemik rejenerasyon sürecini iyileştirmektir. Günümüzde kullanılan klinik tedavilerde hala bazı kısıtlamalar ve riskler bulunmaktadır. Bu tez çalışması, kemik doku mühendisliğinin sınırlamalarından biri olan yetersiz vaskülarizasyon üzerine odaklanmaktadır ve lokal uygulama için güvenli bir kemik rejeneratif peptid kullanımı konusunu ele almaktadır. Temel yaklaşım, iki proteinin, Hipoksi İndükleyen Faktör-1α (HIF1α; bir transkripsiyon faktörü) ve ghrelinin (bir peptid hormonu) lokal kontrollü salınımı ile gerekli yolakları uyararak kemik rejenerasyonunu ve vaskülarizasyonu desteklemektir. Bu proteinlerin lokal uygulama sistemindeki potansiyelini araştırmak için selüloz asetat (CA), polikaprolakton (PCL) ve jelatin (GEL) polimerlerinden oluşan yeni bir iskele geliştirilmiştir. Koaksiyel ıslak elektro-eğirme yöntemi kullanılarak dış katmanda CA ve iç katmanda PCL-Jelatin içeren çift katmanlı lifler (çekirdek/kabuk lifler) oluşturulmuştur. İskelelerin kabuk tabakası, in vivo uygulandığında anjiyogenez sürecini daha erken başlatmak için HIF1-α proteini ile yüklenmiştir. Ghrelin ile kontrollü salınımı destekleyen bir kemik doku mühendisliği iskele geliştirmek için, iç (çekirdek) katmana PCL-Jelatin polimer karışımı yüklenmiştir. SEM analizi ve nihai katı form üzerinde yapılan gözlemler, en iyi iskele bileşimini ve üretim parametrelerini seçmek için kullanılmıştır. Optimizasyon çalışmaları sonucunda, lifli iskele üretimi için en iyi bileşim, homojen lif çapları ve dayanıklı 3 boyutlu form sunan CA (%12) ve PCL:Jelatin 80:20 oranında %10 toplam polimer konsantrasyonu olarak belirlenmiştir. İskelelerin bozunma ve şişme analizi, iskelelerde kuru ağırlıkta 14 günlük bozunma deneylerinde ağırlık değişimi gözlemlenmemiştir. Şişmenin %1200 olduğunu görülmüştür. In vitro salınım deneyleri, iskelelerden hızlı bir HIF1α salınımı (2 gün içinde) ve amaçlandığı gibi daha yavaş bir ghrelin salınımı (10 güne kadar uzayan) sağlamıştır. İskelelerle yapılan in vitro deneyler hem endotel hücre hattı (HUVEC) hem de kemik osteoblast hücre hattı (HFOB) ile gerçekleştirilmiştir. HUVEC hücreleriyle yapılan in vitro iskele hücre kültürü çalışmaları, HIF1-ɑ'nın VEGF üretimini arttırdığını göstermiştir. HFOB hücreleriyle yapılan in vitro iskele hücre kültürü çalışmaları, ghrelin hormonunun hücre canlılığını arttırdığını göstermiştir. Osteoblastik farklılaşma üzerindeki etki, 7. ve 14. günlerde ALP analizi ile araştırılmıştır. Ghrelin'in osteoblastik farklılaşma üzerinde 7. gün sonuçlarında önemli bir etkisi gözlenmese de, 14. gün ghrelin uygulanan hücrelerin osteoblastik farklılaşma sonuçları kontrol grubundan yaklaşık 2,5 kat daha yüksek olmuştur. Geliştirilen çift protein/peptid salınım sisteminin kemik doku rejenerasyonu için potansiyele sahip olduğu ve ileri in vivo çalışmalar için önerilebileceği bulunmuştur.

Özet (Çeviri)

The purpose of bone tissue engineering is to develop biocompatible materials, that have adjustable durability depending on the area to be applied, and promote cell adhesion and growth to improve the bone regeneration process. There are still some restrictions and risks in the clinical treatments used today. In this thesis, the focus is on increasing vascularization, one of the limitations of bone tissue engineering, by using a special protein and enhancing regeneration using a bone regenerative peptide. The basic approach is stimulating the necessary pathways by local controlled release of two proteins: Hypoxia Inducing Factor-1 α; HIF1α (a transcription factor) and ghrelin(a peptide hormone) to support vascularization and bone regeneration, respectively. To investigate the potential of these biological molecules in a local delivery system a new scaffold was developed with cellulose acetate (CA), polycaprolactone (PCL), and gelatin (GEL) polymers. Scaffolds of double-layered fibers (core/shell fibers) were formed with CA in the shell and PCL-Gel in the core using the coaxial wet electrospinning method. The shell layer of the scaffold was loaded with HIF1-α protein to provide early release of this protein from the scaffold to start angiogenesis earlier when applied in vivo. To support bone regeneration throughout the healing period Ghrelin was loaded to the inner (core) layer of the fibers (PCL-GEL) of the scaffold for more sustained and controlled release. Initial structural characterizations by SEM analysis and observations on the final solid form were used to select the best scaffold composition and production parameters. Upon optimization studies, the best composition for fibrous scaffold production was found as CA (12 %) and PCL: Gel (80:20 ratio) with 10 % total polymer concentration which presented homogenous fiber diameters and durable 3D form. For 14 days of degredation, the dry weight of the scaffold did not change. As a result of 14-day swelling analysis, 1200% swelling was observed. Release experiments with a single protein/peptide loaded to different layers of the fibers of scaffolds provided the fast release of HIF1 α (within 2 days) from scaffolds and slower release of Ghrelin (extending up to 10 days) as initially aimed. In vitro experiments with scaffolds were performed both with an endothelial cell line (HUVEC) and a bone osteoblast cell line (HFOB). In vitro, scaffold cell culture studies with HUVEC cells showed that HIF1-ɑ increases VEGF production. In vitro, scaffold cell culture studies with HFOB cells showed that ghrelin hormone increases cell viability. The effect on osteogenic differentiation investigated by Alkaline phosphatase enzyme (ALP) activity analysis showed no significant effect of ghrelin on the 7th-day results, but the ALP activity results of the cells exposed to ghrelin were approximately 2.5 times higher than the control group on the 14th day. The developed dual protein/peptide delivery system is found to have the potential for bone tissue regeneration and can be suggested for further in vivo studies.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    842755

    Tip-2 diyabet hastalarında hipoksi ile indüklenebilir faktör-1 alfa (HIF-1 alfa), superoksit dismutaz (SOD), galektin-3 (GAL-3) seviyelerinin belirlenmesi

    Detemination of hypoxia- inducible factor-1 alpha (HIF-1 alpha), superoxide dismutase (SOD), galectin-3 (GAL-3) level in patients with type 2 diabetes

    ÇAĞRI KIZILTUNÇ

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    İç HastalıklarıBolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi

    İç Hastalıkları Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MÜJGAN GÜRLER

  2. Tez No

    882413

    Tip-2 diyabetes mellitusu olan hastalarda polinöropati gelişimi ile sarm1 ve hıf-1 alfa ekspresyonu arasındaki ilişkinin araştırılması

    Relationship between sarm1 and hif-1 alpha expression polyneuropathy development in patients with type-2 diabetes mellitus

    EMEL ERSÖZ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    NörolojiTekirdağ Namık Kemal Üniversitesi

    Nöroloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NİLDA TURGUT

  3. Tez No

    388439

    Preeklampsi gelişiminde HIF-1α, TİE-2 ve CD95' in hastalığın patogenezi ile ilişkisi

    The relationship of development of preeclampsia with HİF-1α, TİE-2, and CD95 in the pathogenesis of the disease

    FATMA ÖZÇELİK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    BiyokimyaCumhuriyet Üniversitesi

    Biyokimya Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. ENVER SANCAKDAR

  4. Tez No

    650996

    Sinyal dönüştürücü ve transkripsiyon aktivatörü 3 (STAT 3), aktive STAT'ın protein inhibitörü 3 (PİAS 3) hipoksi ile indüklenen faktör 1 alfa (HİF 1 alfa) düzeylerinin diyabetik ayak yarası olanlarda incelenmesi

    Investigation of the levels of signal converter and transcription activator 3, protein inhibitor of active stat 3 and factor induced with HYPOXY - 1 alpha in subjects with diabetic foot wound

    İBRAHİM HALİL SEZGİN

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Endokrinoloji ve Metabolizma HastalıklarıHarran Üniversitesi

    İç Hastalıkları Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TEVFİK SABUNCU

  5. Tez No

    786329

    İn vitro preeklampsi modelinde tünel oluşturan nanotüplerin (TNT) ve wnt/β-katenin sinyal yolağının rolünün araştırılması

    Investigating the role of wnt/β-catenin signalling pathway and tunneling nanotubes in an in vitro preeclampsia model

    GİZEM İLTER AKTAŞ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Histoloji ve EmbriyolojiAnkara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi

    Histoloji ve Embriyoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HABİBE MELTEM ÖZGÜNER

Geri Dön