A study of epidermal and scratch wound healing using a non-local mathematical model
Lokal olmayan bir matematiksel model kullanılarak epidermal ve çizik yaraların iyileşmesine dair bir çalışma
- Tez No: 923034
- Danışmanlar: PROF. DR. JONATHAN A SHERRATT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Matematik, Mathematics
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Heriot-Watt University
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Matematik ve Bilgisayar Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Matematik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 213
Özet
Bu tez, kısmi integrodiferansiyel denklemler kullanarak hücre yapışmasının neden olduğu yapışma hareketinin etkisini araştırmaktadır. Hücresel adezyonu biyolojik fenomenlere uygulamak için, epidermal yaraların iyileşmesi ve çizik yara iyileşme analizleri ile ilgileniyoruz. Bunlar çalışmamızın iki ana bölümünü oluşturmaktadır. Epidermal yaraların iyileşmesinin sürekli bir yaklaşımla nasıl modellendiğini göstererek başlıyoruz. Bir epidermal yaranın kapanmasını esasen iki hücresel mekanizma yönetir: biri yara kenarında hücre çoğalması, diğeri ise yara merkezine doğru hücre göçüdür. Bu dinamiklerin yönetilmesinde birçok biyolojik faktör rol oynamasına rağmen, keratinosit büyüme faktörü (KGF) yaralanmadan hemen sonra gözlenen biyolojik yapılardan biridir ve ajan görevi görür. KGFnin hücre proliferasyonunu nasıl yönlendirdiğini ve hücre hareketindeki etkinliğini modelleyen bir çalışma sunuyoruz. Bu çalışma ayrıca ilave KGFnin yeniden epitelizasyon oranı üzerindeki etkisini de araştırmaktadır. Yerel sürekli modeller, hücrelerin rasgele hareketini tanımlayan difüzyon terimlerini ve kinetik davranışlarını saptayan reaksiyon terimlerini içeren denklemlerden oluşur. Ancak hücreler, hücresel davranışsal uyaranlara doğru göçleri sırasında yalnızca rastgele hareketler göstermezler ayrıca etkileşimleri sırasında ortaya çıkan çekici kuvvetler nedeniyle pasif olarak hareket ederler. Ve bu pasif harekete yapışma hareketi denir. Bu nedenle, sürekli modelimizi ilk çalışmamızdan adezyon hareketine karşılık gelen bir terim ekleyerek genişletiyoruz. Bu yaklaşım, bu dinamiğin ihmal edildiği epidermal iyileşme modellerine kıyasla, yapışkan yapının yara iyileşmesine nasıl tepki verdiğine ışık tutar. Hücreler arası etkileşimi sağlayan adeziv moleküller sayesinde hücreler arasında bir takım çekici ve itici kuvvetler oluşur. Hücreler, farklı hücrelerden oluşan bir topluluktaki akranlarıyla etkileşime girerken, kendi özel adezyon molekülleriyle bağlanarak farklı büyüklükte kuvvetlere yol açarlar. Bu sonucu desteklemek için, farklı bir perspektifte bir model geliştirme veriyoruz. Yerel olmayan modelimiz, en popüler iki adezyon molekülü olan E-cadherin ve N-cadherinin mekanizmalarına bağlı olarak iki farklı adezyon terimi içerir. Her modelin E-cadherin ve N-cadherinin biyolojik yapısına karşılık geldiğini öne sürüyoruz ve ardından hücrelerin işlevselliklerine göre toplanma davranışlarını örneklendiriyoruz. Modelleme açımız son aşamada deneysel verilerle desteklenmektedir. Bu çalışma adeziv yapıya dayalı parametre tahminlerinden oluşmaktadır. Modeli, her bir yapışma kuvvetine karşılık gelen difüzyon katsayısına göre sayısal olarak çözüyoruz. Çizilen yaranın kapanma hızına karşılık gelen sayısal sonuçların deneysel verilerle ne kadar uyumlu olduğunu gösteriyoruz. Tezi, bölümün birincil sonuçları ve gelecekteki olası zorluklar da dahil olmak üzere kısa bir sonuçla bitiriyoruz.
Özet (Çeviri)
This thesis investigates the impact of cell adhesion-induced adhesion movement using partial integrodifferential equations. To apply cellular adhesion to biological phenomena, we are concerned about the healing of epidermal wounds and scratch wound healing assays. These form two main parts of our study. We begin by showing how the healing of epidermal wounds is modelled in a continuum approach. Two cellular mechanisms essentially govern the closure of an epidermal wound: one is cell proliferation at the wound edge, and the other is cell migration towards the wound centre. Although many biological factors play a role in managing these dynamics, the keratinocyte growth factor (KGF) is one of the biological structures observed immediately after injury and acts as an agent. We present a study that models how KGF directs cell proliferation and its effectiveness in cell movement. This study also explores the effect of additional KGF on the re-epithelialisation rate. Local continuum models consist of equations with diffusion terms describing the random motion of cells and reaction terms detecting their kinetic behaviour. However, cells not only show random motion during their migration towards their cellular behavioural stimuli; they also move passively due to the attractive forces arising during their interaction. And this passive movement is called the adhesion movement. Therefore, we extend our continuous model from our first study by adding a term corresponding to adhesion motion. This approach sheds light on how the adhesive structure responds to wound healing compared to epidermal healing models in which this dynamic is omitted. Some attractive and repulsive forces occur between cells due to the adhesive molecules providing interaction between cells. As cells interact with their peers in a community of different cells, they bind with their particular adhesion molecules, leading to di erent-magnitude forces. To support this consequence, we give a model development in a different perspective. Our non-local model includes two different adhesion terms depending on the mechanisms of the two most popular adhesion molecules, E-cadherin and N-cadherin. We suggest that each model corresponds to the biological structure of E-cadherin and N-cadherin, and then we exemplify the aggregation behaviour of cells based on their functionality. Our modelling angle is supported by experimental data in the nal stage. This study consists of parameter estimations based on adhesive structure. We solve the model numerically according to the diffusion coefficient corresponding to each adhesion strength. We show how well the numerical results corresponding to the closure rate of the scratched wound agree with experimental data. We end the thesis with a short conclusion, including the chapter's primary results and possible future challenges.
Benzer Tezler
- Apigeninin anti-inflamatuar ve yara iyileşmesi üzerine olan etkilerinin atopik dermatit hücre kültür modeli kullanarak değerlendirilmesi
Evaluation of apigenin's anti-inflammatory and wound healing effects using atopic dermatitis cell culture model
GÖZDEM SAĞLAM
- Akut KBRN yaralarının iyileştirilmesi için gümüş/zeolit tabanlı yara örtülerinin dizaynı, üretimi ve İn Vitro/İn Vivo koşullarda etkilerinin incelenmesi
Design, production and investigation of the effects of silver/zeolite-based wound dressings In Vitro/In Vivo conditions for the healing of acute CBRN wounds
NİLAY TUFAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Savunma ve Savunma TeknolojileriSelçuk ÜniversitesiKimyasal, Biyolojik, Radyolojik ve Nükleer Savunma Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİS UĞUZ
PROF. DR. SERDAR KARAKURT
- Aljinat bazlı yara örtüsünün insan deri keratinosit hücreleri üzerinde yara iyileşme etkinliğinin belirlenmesi
Evaluation of wound healing bioefficiency of alginate based dressing using human keratinocyte skin cells
MERVE TOSUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyomühendislikYıldız Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NELİSA TÜRKOĞLU
DR. YÜKSEL ÇETİN
- Bupivakain ve deksmedetomidin'in yara iyileşmesi üzerine etkilerinin ve antimikrobiyal özelliklerinin İn Vitro araştırılması
In Vitro investigation of the effects of bupivacaine and dexmedetomidine on wound healing and their antimicrobial properties
YUSUF GÜVENÇ SERT
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2025
Anestezi ve ReanimasyonTokat Gaziosmanpaşa ÜniversitesiAnesteziyoloji ve Reanimasyon Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUĞBA KARAMAN
- Production of functional nanofibrous gelatin wound dressings and a study on drug repositioning
Fonksiyonel nanolif jelatin yara örtülerinin üretimi ve ilaç yeniden konumlandırılması üzerine bir çalışma
HİLAL ÖZYURT
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KILIÇ