3 boyutlu kemik doku mühendisliğinde osteoimmün yaklaşım: ekstraselüler vezikül ve bifazik kalsiyum fosfat içerikli enjekte edilebilir biyokompozit hidrojelin in vitro kemik kırığı modelinde incelenmesi
Osteoimmune approach in 3d bone tissue engineering: investigation of extracellular vesicle and biphasic calcium phosphate-containing injectable biocomposite hydrogel in an in vitro bone fracture model
- Tez No: 969460
- Danışmanlar: DOÇ. DR. AYLİN ŞENDEMİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Biyomühendislik, Ortopedi ve Travmatoloji, Polymer Science and Technology, Bioengineering, Orthopedics and Traumatology
- Anahtar Kelimeler: Biyokompozit, Biyomalzemeler, Doku mühendisliği, Hidrojeller, Biocomposite, Biomaterials, Tissue engineering, Hydrogels
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışması, kemik doku rejenerasyonunu hedefleyen immünomodülatif bir biyomalzeme geliştirme ve doku mühendisliği yaklaşımı sunmaktadır. Doku rejenerasyonunda bağışıklık sistemi etkileşimlerinin göz ardı edilmesinin yarattığı sınırlamalara karşı, makrofaj kökenli ekstraselüler vezikül (EV) içeren ve bifazik kalsiyum fosfat (BCP) katkılı, jelatin bazlı enjekte edilebilir bir hidrojel tasarlanmıştır. EV'ler, M0 ve M2 makrofajlardan izole edilerek boyut, protein içeriği ve osteoindüktif etkileri açısından karakterize edilmiştir. Hidrojel, yapısal analizler, enjekte edilebilirlik, sitotoksisite ve biyomineralizasyon testleri ile kapsamlı şekilde değerlendirilmiştir. Osteoimmün deney modeli, osteoklast-osteoblast etkileşimlerini in vitro olarak incelemek amacıyla, farklı osteoklast: osteoblast oranlarında (0.5:1 pediatrik, 1:1 dengeli, 2:1 osteoporoz) kültürler oluşturularak geliştirilmiştir. Düşük osteoklast oranı alkalin fosfataz, kolajen, kemik sialoprotein ve osteokalsin ekspresyonunu artırarak hem erken hem geç mineralizasyonu desteklerken, yüksek osteoklast oranı bu belirteçleri baskılayarak osteoporotik profil ortaya çıkarmıştır. 3B in vitro kemik kırığı modeli, osteoblast, osteoklast öncülleri ve insan kemik iliği kökenli mezenkimal kök hücrelerin (hBMSC) birlikte kültürlendiği, çok hücreli bir kültür sistemi olup, model üzerinde mekanik darbe ile kırık oluşturulmuştur. Kırık modeli üzerine EV-BCP hidrojel uygulaması biyomineralizasyonu ve osteoblast olgunlaşmasını artırmış, hBMSC eklenmesi osteoindüktif etkiyi güçlendirmiştir. Osteoklast varlığı IL-6 düzeylerini yükseltirken, hBMSC bu yanıtı kısmen baskılamıştır. Bulgular, immün yanıtı hedefleyen EV-bazlı biyokompozit sistemlerin kemik rejenerasyonunda etkili ve kişiselleştirilmiş tedaviler için umut vaat eden bir strateji sunduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis presents an immunomodulatory biomaterial development and tissue engineering approach targeting bone tissue regeneration. To address the limitations created by ignoring immune system interactions in tissue regeneration, a gelatin-based injectable hydrogel containing macrophage-derived extracellular vesicles (EVs) and biphasic calcium phosphate (BCP) was designed. EVs were isolated from M0 and M2 macrophages and characterized for size, protein content, and osteoinductive effects. The hydrogel was evaluated through structural analyses, injectability, cytotoxicity and biomineralization tests. An osteoimmune experimental model was developed to study osteoclast-osteoblast interactions in vitro by culturing at different osteoclast: osteoblast ratios (0.5:1 pediatric, 1:1 balanced, 2:1 osteoporosis). A low osteoclast ratio increased the expression of alkaline phosphatase, collagen, bone sialoprotein, and osteocalcin, supporting both early and late mineralization, while a high osteoclast ratio suppressed these markers, resulting in an osteoporotic profile. The 3D in vitro bone fracture model is a multicellular culture system in which osteoblasts, osteoclast precursors and human bone marrow-derived mesenchymal stem cells (hBMSCs) are co-cultured, and a fracture model is created by mechanical stroke. Application of EV-BCP hydrogel on the fracture model increased biomineralization, while the addition of hBMSCs enhanced the osteoinductive effect. The presence of osteoclasts increased IL-6 levels, while hBMSCs partially suppressed this response. The findings suggest that EV-based biocomposite systems targeting the immune response offer a promising strategy for effective and personalized treatments in bone regeneration.
Benzer Tezler
- Kemik doku mühendisliği için 3 boyutlu yazım teknolojisi kullanılarak PRP yüklü iskelelerin üretimi
Production of PRP loaded scaffolds using 3D printing technology for bone tissue engineering
TUFAN ARSLAN TUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
BiyoteknolojiMarmara ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SÜMEYYE CESUR
PROF. DR. OĞUZHAN GÜNDÜZ
- 3-dimensional boron-doped hydroxyapatite/baghdadite porous scaffolds for bone tissue engineering
Kemik doku mühendisliği için 3-boyutlu boron katkılı hidroksiapatit/bağdadit gözenekli iskeleler
HOSSEIN JODATI
Doktora
İngilizce
2023
BiyomühendislikOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAFER EVİS
PROF. DR. VOLKAN ŞAHİN
- Preparation of 3D printed bacterial cellulose based hydrogel for bone tissue engineering
Kemik doku mühendisliği için 3 boyutlu yazdırılmış bakteriyel selüloz kaynaklı hidrojel hazırlanması
ABDULLAH MÜKREMİN ÇAKMAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
BiyoteknolojiMarmara ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FAİK NÜZHET OKTAR
- 3 boyutlu baskı yönteminde kullanılabilecek sol-gel methodu ile sentezlenen biyoaktif cam doku iskelesi geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of 3D-printed bioactive glass tissue scaffold synthesized using the sol-gel method
YİĞİT TURAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Metalurji MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SONGÜL ULAĞ
PROF. DR. OĞUZHAN GÜNDÜZ
- Kemik doku mühendisliğinde kullanılmak üzere aljinat/ipek fibroin bazlı hidrojel ve kriyojel üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of alginate-silk fibroin based hydrogel and cryogel for bone tissue engineering
İLAYDA NUR ÇETİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
BiyomühendislikÇukurova ÜniversitesiDoku Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ VELİ ÖZBOLAT