Geri Dön

Surface modification strategies for antimicrobial titanium ımplant materials with enhanced osteogenic activity

Titanyum implant malzemeleri için gelişmiş osteojenik aktiviteye sahip antimikrobiyal yüzey modifikasyon stratejilerinin geliştirilmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 936280
  2. Yazar: EMİNE AFRA DEMİRCİ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. GAMZE KÖSE, DOÇ. DR. SAKİP ÖNDER
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 100

Özet

Titanyum implantlar biyouyumlulukları ve mekanik stabiliteleri nedeniyle ortopedik ve dental uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte enfeksiyon ve zayıf osteointegrasyonla ilgili önemli zorluklarla karşı karşıyadır. Bu tez, titanyum yüzeylerin hem antibakteriyel özelliklerini hem de osteojenik potansiyelini arttırmak için tasarlanmış yeni bir çift fonksiyonlu kaplama stratejisi sunmaktadır. Bu araştırma, hücre tabakası mühendisliğiyle türetilen hücre dışı matris (ECM) tabakalarını kullanan biyoaktif kaplamaların geliştirilmesini içermektedir. Kaplamalar, insan katelisidin LL-37'nin kısaltılmış bir türevi olan KR12 peptidinin kollajen bağlayıcı peptid (CBP) aracılığıyla immobilize edilmesiyle iyileştirilmiştir. Kaplama prosedürü kapsamlı bir şekilde optimize edilmiş ve modifiye titanyum yüzeyleri, peptid immobilizasyonu ve salınım dinamikleri, SEM, AFM ve XPS gibi çeşitli çeşitli karakterizasyon teknikleri kullanılarak incelenmiştir. Antimikrobiyal analizler, KR12-fonksiyonelleştirilmiş yüzeylerin Staphylococcus aureus'a karşı antibakteriyel etkinliği önemli ölçüde iyileştirdiğini, Ti-PDA-KR12 grubunda koloni sayılarının modifiye edilmemiş titanyuma kıyasla %98, Ti-ECM-KR12 grubunda ise %95 azaldığını ortaya koymuş ve böylece immobilize edilmiş peptidin bakterisidal özelliklerini vurgulamıştır. In vitro kök hücre araştırmaları, ECM kaplı yüzeylerin hücre yapışmasını, çoğalmasını ve canlılığını önemli ölçüde iyileştirdiğini göstermiştir. Ek olarak, alkalin fosfataz (ALP) aktivitesi, osteokalsin (OCN) seviyeleri ve gen ekspresyon analizleri (ALP, Runx2, Col1a1, OCN) yoluyla yapılan osteojenik farklılaşmaya ilişkin değerlendirmeler, osteoblast olgunlaşmasında güçlü bir artış olduğunu ortaya çıkarmıştır. ECM kaplamaları, özellikle CBP tarafından KR12 ile entegre edildiğinde, düzenli olarak artırılmış osteojenik yanıtlar vermiştir. Bulgular, bu çift işlevli kaplama yönteminin enfeksiyon risklerini en aza indirmede ve kemik onarımını teşvik etmede etkinliğini göstermiştir. Bu kapsamlı teknik, rejeneratif tıpta terapötik sonuçların iyileştirilmesini sağlayarak yeni nesil implantların geliştirilmesi için fırsatlar sunmaktadır.

Özet (Çeviri)

Titanium implants are extensively employed in orthopedic and dental fields due to their excellent biocompatibility and mechanical properties. However, these implants are often compromised by issues such as infection and insufficient osseointegration. This thesis proposes an innovative dual-functional surface modification approach aimed at simultaneously improving the antibacterial performance and osteoinductive capacity of titanium substrates. This research involved the development of bioactive coatings utilizing extracellular matrix (ECM) sheets derived from cell sheet engineering. The coatings were improved by integrating the KR12 peptide, a truncated variant of the human cathelicidin LL-37, which was immobilized by a collagen-binding peptide (CBP), enabling accurate application. The coating procedure was thoroughly optimized, and the altered titanium surfaces were comprehensively examined using diverse characterization techniques, including evaluations of peptide immobilization and release dynamics, SEM, AFM, and XPS. Antimicrobial evaluations demonstrated that surfaces functionalized with KR12 exhibited markedly enhanced antibacterial activity against Staphylococcus aureus, with the Ti-PDA-KR12 and Ti-ECM-KR12 groups showing 98% and 95% reductions in bacterial colony counts, respectively, compared to bare titanium. These findings underscore the potent bactericidal efficacy conferred by KR12 peptide immobilization. In vitro stem cell investigations demonstrated that ECM-coated surfaces significantly improved cell adhesion, proliferation, and viability. Additionally, assessments of osteogenic differentiation, through alkaline phosphatase (ALP) activity, osteocalcin (OCN) levels, and gene expression analyses (ALP, Runx2, Col1a1, OCN), revealed a strong enhancement of osteoblast maturation. ECM coatings, particularly when integrated with KR12 by CBP, regularly demonstrated enhanced osteogenic responses. The findings demonstrated the efficacy of this dual-functional coating method in minimizing infection risks and promoting bone repair. This extensive technique provides opportunities for the enhancement of next-generation implants, resulting in improved therapeutic outcomes in regenerative medicine.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    633430

    Surface modification of titanium substrates with nano hydroxyapatite coated chitosan microspheres

    Nano hidroksiapatit kaplı kitosan mikroküreler ile titanyum malzeme yüzeylerinin değiştirilmesi

    BURCU DOYMUŞ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Biyoteknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FATMA NEŞE KÖK

    DR. ÖĞR. ÜYESİ SAKİP ÖNDER

  2. Tez No

    687381

    Development of antimicrobial catheter via novel surface conjugation strategies

    Yenilikçi yüzey bağlama stratejileri kullanılarak antimikrobiyal özellikte kateterlerin geliştirilmesi

    İREM SOYHAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    BiyoteknolojiAcıbadem Mehmet Ali Aydınlar Üniversitesi

    Medikal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜL GÖK

    DR. ÖĞR. ÜYESİ NİHAN ÜNÜBOL

  3. Tez No

    924092

    Ara-yüzey vasıtalı PET-RAFT polimerleşme tekniği ile antibakteriyel PDEGMA fırçaların tasarımı

    Construction of antibacterial PDEGMA brushes with interface-mediated PET-RAFT polymerization technique

    AYLA ABBASLI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    KimyaGazi Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ERTAN YİLDİRİM

  4. Tez No

    946237

    Preparation and characterization of carbon quantum dot- based composite thin films

    Karbon kuantum nokta esaslı kompozit ince filmlerinin hazırlanması ve karakterizasyonu

    RAMAZAN FERHAT ERDEN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SEDEN BEYHAN

  5. Tez No

    393049

    Functional conjugated polymers

    Fonksiyonel konjuge polimerler

    HÜSEYİN AKBULUT

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. YUSUF YAĞCI

Geri Dön