Gelatin nanoparticle loaded polycaprolactone-nanohydroxyapatite functionally graded scaffolds
Jelatin nanoparçacık yüklü polikaprolakton-nanohidroksiapatit fonksiyonel olarak kademeli iskeleler
- Tez No: 855410
- Danışmanlar: DOÇ. DR. GÜLLÜ KIZILTAŞ ŞENDUR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 70
Özet
Kemik kırıkları yaygın bir tıbbi sorunu temsil eder ve etkili kemik doku yenilenmesi için yenilikçi yaklaşımlara ihtiyaç duyar. Bu tez, Polikaprolakton (PCL) ve Nanohidroksiapatit (HA) içeren jelatin nanopartiküller (GNP) kullanan düzenli ve fonksiyonel dereceli iskelelerin (FGS) kontrol edilen kemik morfogenetik protein-2 (BMP-2) salınım potansiyelini araştırmaktadır. İskeleler, daha önce önerilen Non-Solvent-Induced Phase Separation (NIPS) yöntemi ve 3D baskı kombinasyonu kullanılarak üretildiğinden, doğal kemik dokusunu taklit eden çok ölçekli porozite ve fonksiyonel olarak değişen makroporları sergiler. Jelatin nanopartikülleri, iki aşamalı desolvasyon yöntemi kullanılarak üretildi ve BMP-2'nin bu nanopartiküller içine kapsüllenmesi difüzyon yöntemiyle yapıldı. BMP-2 kapsüllenmiş jelatin nanopartiküllerin, uniform ve FGS PCL-HA iskelelerine adsorpsiyon yoluyla entegrasyonu sağlandı. Bu çalışma özellikle morfolojinin ve BMP-2-jelatin GNP yüklemenin düzenli ve fonksiyonel dereceli iskelelerin biyolojik ve salınım performansı üzerindeki etkisini araştırmaktadır. İskelelerin makro porozite gradyanı ve içsel mikro-porozitenin çok ölçekli poroz yapısı mikro-CT kullanılarak analiz edildi. In-vitro performans ve salınım mekanizması üzerindeki etkisi araştırıldı. Düzenli ve fonksiyonel dereceli iskelelerin mekanik dayanıklılığını değerlendirmek için her iki iskele üzerinde çekme testleri universal çekme cihazı (UTM) ile gerçekleştirildi. Çok ölçekli poroz iskelelerin makro ölçekli porozite gradyanındaki değişim ve bunun in-vitro performans ve salınım mekanizması üzerindeki etkisi, phalloidin ve DAPI boyama ve ALP deneyleri, ELISA testleri ve konfokal mikroskopi kullanılarak analiz edildi. NP yapısını ve iskelelerin mikroyapısını görselleştirmek için SEM yapıldı. Sonuçlar, NIPS tabanlı 3D baskı kullanarak iskelelerin üretilebilirliğini ve BMP-2 GNP yükleme ile onları yükleme potansiyelini vurgular, böylece gradient ve çok ölçekli poroziteye sahip 3D iskelelerde BMP-2 içeren jelatin nanopartiküllerin sürdürülebilir salınım potansiyelini gösterir. Bulgular, porozite gradyanlarının bu iskelelerin in-vitro performansını nasıl etkilediğine dair anlayışa katkıda bulunur, doku mühendisliği yapılarının tasarımı ve optimizasyonu için değerli görüşler sunar.
Özet (Çeviri)
Bone fractures represent a common medical challenge, necessitating innovative approaches for effective bone tissue regeneration. This thesis explores the potential of controlled bone morphogenetic protein-2 (BMP-2) release from functionally graded (FG) vs. uniform scaffolds made of Polycaprolactone (PCL) and Nanohydroxyapatite (HA) incorporating gelatin nanoparticles. The scaffolds were fabricated using a combination of the earlier proposed Non-Solvent-Induced Phase Separation (NIPS) method and 3D printing and therefore display multi-scale porosity and spatially varying macropores mimicking natural bone tissue. Gelatin nanoparticles (GNP) were created through a two-step desolvation method, and BMP-2 was encapsulated into these nanoparticles using a diffusion method. The incorporation of BMP-2 encapsulated gelatin nanoparticles into PCL-HA scaffolds of uniform and FGSs was achieved through adsorption. Of particular significance, this study investigates the effect of morphology and BMP-2-gelatin nanoparticle loading on biological and release performance of uniform and functionally graded scaffolds (FGSs). The macro porosity gradient and internal micro-porosity was analysed using micro-computed tomography (micro-CT). Tensile tests using universal tensile machine (UTM) were conducted on both uniform and FGSs to assess their mechanical strength. The variation in macro-scale porosity gradient of multi-scale porous scaffolds and its influence on in-vitro performance and release mechanism constitute the primary focus of this research and were analysed using phalloidin and DAPI staining and alkaline phosphatase activity (ALP) assays as well as enzyme linked immunosorbent assay (ELISA) and confocal microscopy. Scanning electron microscopy (SEM) was conducted to visualize the GNP structure and microstructure of scaffolds. The results underscore the viability of fabricating scaffolds via NIPS-based 3D printing and loading them via BMP-2 GNP demonstrating the potential for sustained release of BMP-2 encapsulated gelatin nanoparticles in 3D scaffolds with gradient and multi-scale porosity. The findings contribute to the understanding of how porosity gradients influence the in-vitro performance of these scaffolds, providing valuable insights for the design and optimization of tissue engineering constructs.
Benzer Tezler
- ZnO nanopartikül yüklü antibakteriyel hemostatik süngerler: Sentez, karakterizasyon ve in-vitro çalışmalar
ZnO nanoparticles loaded hemostatic sponges: Synthesis, characterization and in-vitro studies
BAŞAK KURİN ATASOYU
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyolojiHacettepe ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. IŞIK PERÇİN DEMİRÇELİK
DOÇ. DR. BENGİ ÖZKAHRAMAN
- PHEMA-Jelatin kriyojel kemik doku iskelelerinin sentezi, karakterizasyonu ve biyolojik aktivite kazandırılması
Synthesis, characterization and bringing biological activity of PHEMA-Gelatin bone scaffolds
DİLARA PERVER
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HANDAN YAVUZ
PROF. DR. MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU
- Kriyojel bazlı doku iskelelerine testosteron ve 17- β estradiol yüklü PLGA nanopartiküllerin kullanımı ile sıçanlarda kemik rejenerasyonunun incelenmesi
Investigation of rat bone regeneration with the use of cryogel based scaffolds and PLGA nanoparticles loaded with testosterone and 17-β- estradiol
DİLARA PERVER
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ALİ ONUR
PROF. DR. MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU
- Novel biopolymer applications as adsorbent, drug encapsulation and controlled drug release agents
Adsorban, ilaç kapsülleme ve kontrollü ilaç salımı ajanları olarak yeni biyopolimer uygulamaları
NİLAY KAHYA
Doktora
İngilizce
2023
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA BEDİA BERKER
- Kıkırdak doku mühendisliği için nanopartikül / hidrojel bazlı kompozit yapıların geliştirilmesi
Development of nanoparticle / hydrogel based composite structures for cartilage tissue engineering
DİDEM AKSOY KÖRPE
Doktora
Türkçe
2020
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEMED DUMAN
PROF. DR. HALİL MURAT AYDIN