Sarcotragus foetidus süngerinin sert ve yumuşak doku mühendisliği uygulamaları için fabrikasyonu ve in vitro karakterizasyonu
Fabrication and in vitro characterization of Sarcotragus foetidus sponge for hard and soft tissue engineering applications
- Tez No: 951801
- Danışmanlar: PROF. DR. MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 286
Özet
Tez çalışmasında Demonspongiae sınıfına ait Sarcotragus foetidus deniz süngerinden elde edilen doğal sponjin yapılar kullanılarak, hem doku mühendisliği hem de glioblastoma multiforme (GBM) tedavisine yönelik biyomedikal uygulamalarda değerlendirilebilecek çok işlevli sistemler geliştirilmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında, Sarcotragus foetidus kaynaklı iskelelerin, içerdiği sponjin sayesinde osteojenik farklılaşmayı destekleyeceği ve bu etkinin, bor katkılı hidroksiapatit (B-HAp) kaplamasıyla farklılaşma yollarının uyarılması sonucu daha da artacağı hipotezi ortaya konmuştur. Bu hipotez kapsamında, öncelikle Sarcotragus foetidus deniz süngerinden üç boyutlu (3B) sponjin doku iskeleleri izole edilmiştir. Elde edilen iskeleler, osteoindüktif özelliklerini geliştirmek için hidroksiapatit ve bor katkılı hidroksiapatit ile kaplanmıştır. MC3T3-E1 preosteoblast hücreleri ile gerçekleştirilen in vitro çalışmalarda, sünger iskelelerin hücre canlılığını koruduğu ve osteojenik farklılaşmayı desteklediği gösterilmiştir. Özellikle B-HAp kaplı iskele grubunda, Col1a1 ve Ocn gen ekspresyon düzeylerinin yaklaşık 2,5 kat arttığı tespit edilmiştir. Histolojik incelemelerde mineralizasyonun arttığı doğrulanırken, antibakteriyel testlerde ise özellikle B-HAp kaplı iskelelerin hem Gram pozitif hem de negatif bakterilere karşı belirgin bakteriyostatik etki gösterdiği tespit edilmiştir. Çalışmanın ikinci bölümünde, Sarcotragus foetidus deniz süngerinden yüksek verim ve saflıkta kolajen başarıyla izole edilmiştir. Elde edilen kolajenin izolasyon verimi ~%12, toplam protein içeriği ~350 mg/g kuru kütle ve hidroksiprolin oranı ~%9 olarak ölçülmüştür. Kolajenin yapısal ve kimyasal karakterizasyonu, çeşitli analiz yöntemleriyle detaylı olarak gerçekleştirilmiş, elde edilen kolajen, triple heliks yapısını koruyan, Tip I kolajen ile benzerlik gösteren yüksek kaliteli bir yapı olarak tanımlanmıştır. Bu kolajen, EDC/NHS aracılığıyla çapraz bağlanarak hidrojel formuna dönüştürülmüş ve yumuşak doku mühendisliğine uygun biyouyumlu bir yapı oluşturulmuştur. Tez çalışmasının son bölümünde, GBM tedavisine yönelik olarak geliştirilen gallik asit (GA) yüklü PBAT (poli(butilen adipat-ko-tereftalat)) nanopartiküller, Opuntia ficus indica müsilajı (ONM) ile kaplanarak kontrollü salım sistemi oluşturulmuş ve bu sistem, Sarcotragus foetidus sünger iskelelere başarıyla entegre edilmiştir. Optimize edilen formülasyonlar sonucunda, 190 ± 69 nm boyutunda ve yaklaşık %87 enkapsülasyon verimine sahip nanopartiküller başarıyla elde edilmiştir. T98G glioblastoma hücreleriyle yapılan in vitro analizlerde, GA yüklü ve ONM kaplı nanopartiküllerinin belirgin düzeyde sitotoksik ve apoptotik etki gösterdiği; ayrıca kaspaz-3 gen ekspresyonunu artırırken, tümörle ilişkili c-Myc ve β-katenin gen ekspresyonlarını anlamlı şekilde baskıladığı belirlenmiştir. Sonuç olarak, bu tez çalışması, Sarcotragus foetidus süngerinden elde edilen biyolojik yapıların çok işlevli biyomedikal uygulamalarda kullanılabileceğini göstermiş; bu doğal yapıların hem doku rejenerasyonunu destekleyen iskele sistemlerine hem de kontrollü ilaç salımı sağlayan etkili taşıyıcılara dönüştürülebileceğini ortaya koymuştur.
Özet (Çeviri)
In this doctoral study, multifunctional systems were developed using natural spongin structures derived from the marine sponge Sarcotragus foetidus, a member of the class Demospongiae, for potential biomedical applications in both tissue engineering and glioblastoma multiforme (GBM) therapy. In the first part of the study, it was hypothesized that scaffolds derived from Sarcotragus foetidus, due to their spongin content, would support osteogenic differentiation, and that this effect would be further enhanced by boron-doped hydroxyapatite (B-HAp) coating through the stimulation of additional differentiation pathways. Within this hypothesis, three-dimensional (3D) spongin-based scaffolds were initially isolated from the marine sponge Sarcotragus foetidus. The scaffolds were then coated with hydroxyapatite and boron-doped hydroxyapatite to improve their osteoinductive properties. In vitro studies using MC3T3-E1 preosteoblast cells demonstrated that the scaffolds maintained cell viability and promoted osteogenic differentiation. Particularly in the B-HAp coated group, expression levels of Col1a1 and Ocn genes increased approximately 2.5-fold. Histological examinations confirmed enhanced mineralization, while antibacterial tests showed that especially B-HAp coated scaffolds exhibited pronounced bacteriostatic activity against both Gram-positive and Gram-negative bacteria. In the second part of the study, collagen was successfully isolated from Sarcotragus foetidus with high yield and purity. The isolated collagen showed a protein yield of approximately 12%, a total protein content of ~350 mg/g dry weight, and a hydroxyproline content of ~9%. Structural and chemical characterization, conducted through various analytical methods, revealed that the collagen retained its triple helical structure and showed high similarity to Type I collagen, indicating a high-quality material. This collagen was crosslinked via EDC/NHS to form a hydrogel and provided a biocompatible matrix suitable for soft tissue engineering applications. In the final part of the study, PBAT (poly(butylene adipate-co-terephthalate)) nanoparticles loaded with gallic acid (GA) were developed for GBM therapy and coated with Opuntia ficus indica mucilage (ONM) to enable controlled drug release. The optimized formulations yielded nanoparticles with an average size of 190 ± 69 nm and approximately 87% encapsulation efficiency. These nanoparticles were successfully integrated into Sarcotragus foetidus sponge-based scaffolds. In vitro analyses using T98G glioblastoma cells revealed that GA-loaded and ONM-coated nanoparticles exhibited significant cytotoxic and apoptotic effects, increasing caspase-3 gene expression while significantly suppressing tumor-associated genes c-Myc and β-catenin. In conclusion, this study demonstrated that the biological structures derived from Sarcotragus foetidus can be effectively utilized in multifunctional biomedical applications. These natural materials were successfully transformed into both scaffold systems supporting tissue regeneration and efficient carriers providing controlled drug release.
Benzer Tezler
- Sünger mikrobiyomunun metagenomik yöntemlerle belirlenmesi
Determination of sponge microbiome by metagenomic approaches
EBRU EMİRİYE KAVRUK
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
BiyolojiEge ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ELİF ESİN HAMEŞ
- İskenderun Körfezi'ndeki sünger Sarcotragus foetidus Schmidt, 1862 (Porifera:Demospongiae) ile ilişkili makroomurgasız faunası
Macroinvertebrates fauna associated with sponge Sarcotragus foetidus Schmidt, 1862 (Porifera:Demospongiae) in Iskenderun Bay
CELAL ALKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Deniz Bilimleriİskenderun Teknik ÜniversitesiSu Ürünleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TAHİR ÖZCAN
- Türkiye'nin Ege Denizi kıyılarında dağılım gösteren sünger (Porifera) türlerinin taksonomik ve ekolojik özellikleri
Başlık çevirisi yok
ALPER EVCEN
Doktora
Türkçe
2021
BiyolojiEge ÜniversitesiSu Ürünleri Temel Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELİH ERTAN ÇINAR
- Ildır körfezi'nde (Ege Denizi) dağılım gösteren sünger (Porifera) türleri
Sponges (Porifera) species distributed in Ildir bay(Aegean Sea)
ALPER EVCEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Su ÜrünleriEge ÜniversitesiSu Ürünleri Temel Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELİH ERTAN ÇINAR
- Deniz süngerlerinden Sarcotragus spinulosus'un biyoaktif etken maddelerinin izolasyonu ve yapı tayini
Isolation and structure elucidation of active compounds from marine sponge Sarcotragus spinulosus
BURÇİN ERGENE
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Eczacılık ve FarmakolojiAnkara ÜniversitesiFarmakognozi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BELMA KONUKLUGİL