Preparation of new biocompatible bone cement by using dual active biofiller and enhancement of their features for bone development
Çift aktif biyodolgu kullanarak yeni biyouyumlu kemik çimentosunun hazırlanması ve kemik gelişimi için özelliklerinin geliştirilmesi
- Tez No: 952963
- Danışmanlar: PROF. DR. GAMZE KÖSE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Biyoteknoloji, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemistry, Biotechnology, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Polimetil metakrilat (PMMA) kemik çimentosu, üstün mekanik özellikleri ve kullanım kolaylığı nedeniyle ortopedik prosedürlerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak temel biyoinertliği ve terapötik işlevsellikten yoksun olması, kompleks klinik durumlarda etkinliğini sınırlamaktadır. Bu tez, biyouyumluluk, mekanik özellikler, antibakteriyel özellikler ve antiinflamatuar yanıtı geliştirmek ve osteoindüktif özellikleri indüklemek için manyetik nanopartiküllere (MNP) adsorbe edilmiş çift biyoaktif dolgu maddelerini (borik asit (BA) ve ruscogenin (RUS)) içeren yeni bir PMMA bazlı kemik çimentosunun oluşturulması ve değerlendirilmesini sunmaktadır. Bu çalışma, nanopartiküllerin aglomerasyonunu ortadan kaldırmak için linoleik asit (LA) kullananarak yüzeyi kaplanan MNP'lerin sentezini içermektedir. Çift biyoaktif dolgu maddesi adsorbe edilmiş MNP, TEM, zeta-sizer analizi, BA ve RUS giderimi ve MNP'nin birim ağırlığı başına adsorbe edilen BA ve RUS miktarı dahil olmak üzere çeşitli ayırt edici teknikler kullanılarak karakterize edilmiştir. Karakterizasyondan sonra, çift biyoaktif dolgu maddesi adsorbe edilmiş MNP farklı konsantrasyonlarda (%3 MNP ve %5 MNP) kemik çimentosu formülasyonlarına dahil edilmiştir. Bu kemik çimentosu formülasyonları biyouyumluluklarına, antibakteriyel özelliklerine, mekanik özelliklerine, osteogenik farklılaşma potansiyellerine, in vitro ve in vivo biyolojik yanıtlarına göre değerlendirilmiştir. Fare pre-osteoblast hücreleri (MC-3T3), kemik çimentosu formülasyonlarının ekstraktı ile inkübe edildiğinde, hücre çoğalmasında ve canlılığında önemli ölçüde iyileşme olduğu görülmüştür. Ayrıca osteokalsin (OCN) düzeyleri ve gen ekspresyon analizleri (ALP, RUNX2, Col1A1, BGP, BMPR, SPARC ve SPP1) ile gösterilen osteogenik farklılaşmanın değerlendirilmesi, osteoblast olgunlaşmasında önemli bir iyileşme olduğunu ortaya koymuştur. Ek olarak, in vivo analiz sonuçları, inflamasyon, fibrozis ve kemik gelişimiyle ilgili gelişmiş bir biyolojik tepki göstermiştir. Bu araştırma, yenilikçi kemik çimentosu formülasyonlarının geliştirilmesi için olanaklar sunarak rejeneratif tıpta iyileştirilmiş tedaviler sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
Polymethyl methacrylate (PMMA) bone cement is commonly used in orthopedic procedures due to its outstanding mechanical characteristics and handling abilities. However, its fundamental bioinertness and lack of therapeutic functionality limit its effectiveness in complex clinical situations. This thesis provides the establishment and evaluation of a novel PMMA-based bone cement that contains dual bioactive fillers (boric acid (BA) and ruscogenin (RUS) adsorbed onto magnetic nanoparticles (MNP) to enhance biocompatibility, mechanical features, antibacterial properties, and anti-inflammatory response, and induce osteoinductive properties. This research involved the synthesis of surface-coated MNPs for coatings utilizing linoleic acid (LA) to eliminate the agglomeration of nanoparticles. The dual bioactive filler adsorbed MNP was characterized using several distinctive techniques, including TEM, zeta-sizer analysis, BA and RUS removal, and the amount of adsorbed BA and RUS per unit weight of MNP. After the characterization, the dual bioactive fillers adsorbed MNP were incorporated into bone cement formulations with different concentrations (3% MNP and 5% MNP). These bone cement formulations were evaluated based on their biocompatibility, antibacterial properties, mechanical features, osteogenic differentiation potential, and in vitro and in vivo biological responses. Mouse pre-osteoblast cells (MC-3T3) were incubated with the extract of the bone cement formulations, demonstrating significantly improved cell proliferation and viability. Additionally, the assessment of osteogenic differentiation, shown through osteocalcin (OCN) levels and gene expression analyses (ALP, RUNX2, Col1A1, BGP, BMPR, SPARC, and SPP1), revealed a substantial improvement of osteoblast maturation. Furthermore, in vivo analysis results demonstrated an enhanced biological response regarding inflammation, fibrosis, and bone development. This research presents possibilities for developing novel bone cement formulations, providing improved therapies in regenerative medicine.
Benzer Tezler
- Doku mühendisliğinde kullanılacak yeni polimerik biyomalzemelerin geliştirilmesi
Development of novel biomaterials for tissue engineering applications
ZÜMRÜT SEDEN AKDEMİR
- Kalsiyum fosfat esaslı greft materyallerinin implant çevresinde oluşan dehisens defektlerindeki rejeneratif etkisinin histolojik ve histomorfometrik incelenmesi
Histolojic and histomorphometric evaluation of an injectable calcium phosphate cement applied to experimental peri-implanter dehiscence defects: A dog study
VOLKAN ARISAN
- Design of biocompatible hydrogels with regions of different chemical and mechanical properties
Farklı kimyasal ve mekanik özellikte bölgeler içeren biyouyumlu hidrojel tasarımları
ASLIHAN ARĞUN
- Yüksek yoğunluklu polietilen-hidroksiapatit (YYPE-HA) nanokompozit sistemlerinin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of high density polyethylene-hydroxyapatite (HDPE-HA) nanocomposite systems
EYÜP KARACA
- Kitosan/ZnFe2O4 nanokompozit malzemesi hazırlanması, karakterizasyonu ve kanser ilacı yüklenen malzemeden ilaç salımının incelenmesi
Preparation, characterization and examination of drug release from cancer drug loaded nanocomposite chitosan/ZnFe2O4 material
MERVE ECE TEMELKURAN
