Development of gelatin-carboxymethyl cellulose based 3D-printed scaffolds for cardiac and bone tissue engineering
Kardiyak ve kemik doku muhendisliği içinjelatin ve karboksimetil seluloz bazlı3B-basılmış doku iskelelerinin geliştirimesi
- Tez No: 974352
- Danışmanlar: DOÇ. DR. DUYGU EGE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Biyomedikal Mühendislik Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Yumuşak ve sert dokuları etkileyen doku defektleri, rejeneratif tıpta hala önemli bir zorluk oluşturmaktadır. Bu çalışmada, yumuşak doku modeli olarak kalp dokusu, sert doku modeli olarak ise kemik dokusu ele alınmıştır. Her iki sistemde de, biyouyumlu ve baskıya uygunl yapıları nedeniyle jelatin (Gel) ve karboksimetil selüloz (CMC) temel polimerler olarak kullanılmış; dokuya özgü özellikler için kalp iskelelerine grafen oksit (GO), kemik dokusu iskelelerine ise nano-hidroksiapatit (HA) eklenmiştir. Kalp dokusu uygulamaları için, farklı konsantrasyonlardaki (100:20 mM, 50:10 mM, 25:5 mM) N-(3-dimetilaminopropil)-nn'-etilkarbodiimid hidroklorür (EDC) ve Nhidroksisüksinimid (NHS) kullanılarak çapraz bağlanmış CMC/Gel ve CMC/Gel/GO iskeleleri, ekstrüzyon tabanlı 3D baskı yöntemiyle üretilmiştir. C15/G7.5/GO1 formülasyonu % 61.03 oranında onemli bir gerinme artışı sağlarken, C10/G7.5/GO1 formülasyonu elektrik iletkenliği ile doğal miyokard dokusuna benzer iletkenlik göstermiştir. GO içeren gruplarda H9C2 hücre canlılığı anlamlı şekilde artarak iskelelerin kalp doku mühendisliğine uygunluğunu göstermiştir. Sert doku mühendisliği kapsamında, nano-HA ve jelatin konsantrasyonlarının 3D baskılı kemik iskelelerinin mekanik performansı, biyouyumluluğu ve biyolojik etkinliği üzerindeki etkileri incelenmiştir. HA10/G1 5/C7.5 formulasyonu,yük taşımayan uygulamalar için uygun 2.6 MPa basma dayanımı, kontrollü degradasyon ve 28 gün sonunda SBF (simüle vücut sıvısı) ortamında belirgin apatit oluşumu göstermiştir. MC3T3-E1 pre-osteoblast hucreleri ile yapılan hucre kulturu çalışmaları, özellikle nano-HA ile zenginleştirilmiş gruplarda mükemmel hücre tutunması, proliferasyonu ve mineralizasyon potansiyelini ortaya koymuştur. Gel/CMC bazlı iskeleler hem yumuşak ve sert doku onarımı için umut vadeden platformlardır.
Özet (Çeviri)
Tissue defects affecting both soft and hard tissues remain a significant challenge in regenerative medicine. In this study, specifically, cardiac tissue was studied as a representative soft tissue model, while bone tissue served as the hard tissue model. Gelatin (Gel) and carboxymethyl cellulose (CMC) formed the biocompatible, printable backbone, while graphene oxide (GO) and nano-hydroxyapatite (HA) were added to tailor scaffold properties for cardiac and bone tissue applications, respectively. For cardiac applications, extrusion-based 3D printing was used to produce CMC/Gel and CMC/Gel/GO scaffolds crosslinked with different concentrations (100:20 mM, 50:10 mM, 25:5 mM) of N-(3-dimethylaminopropyl)-n'-ethylcarbodiimide hydrochloride (EDC)/N hydroxysuccinimide (NHS) to optimize mechanical integrity and structural stability. While C15/G7.5/GO1 demonstrated a substantial increase in tensile strain (61.03%), C10/G7 .5/GO1 exhibited conductivity values within the range of native myocardium. Furthermore, H9C2 cell viability significantly improved in GO-containing groups, confirming their suitability for cardiac tissue applications. For hard tissue engineering, the effects of nano-HA and Gel concentrations on 3D-printed bone scaffolds were investigated in terms of mechanical performance, bioactivity and biocompatibility.HA10/G15/C7.5 showed the highest compressive strength (2.6 MPa), controlled degradation, favorable water uptake, and notable apatite formation after 28 days in SBF. MC3T3-E1 cell studies showed excellent adhesion, proliferation, and mineralization, especially in nano-HA enriched scaffolds. Overall, this thesis shows that Gel/CMC-based scaffolds are promising for soft and hard tissue repair due to their tunable biochemical, mechanical, and structural properties.
Benzer Tezler
- Synthesis and characterization of novel sustainable dual crosslinked sodium carboxymethyl cellulose aerogels
Yenilikçi sürdürülebilir çift çapraz bağlı sodyum karboksimetil selüloz aerojellerin sentezi ve karakterizasyonu
ÖZGE PAYANDA KONUK
Doktora
İngilizce
2024
Kimya MühendisliğiKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CAN ERKEY
- Biyoaktif bileşikler yüklenmiş aktif ve akıllı nanokompozit filmlerin geliştirilmesi, karakterizasyonu ve gıda uygulamaları
Development, characterization and food applications of active and intelligent nanocomposite films loaded with bioactive compounds
DİLARA KONUK TAKMA
Doktora
Türkçe
2023
Gıda MühendisliğiAydın Adnan Menderes ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİLAL ŞAHİN NADEEM
PROF. DR. FİGEN KOREL
- Novel biopolymer applications as adsorbent, drug encapsulation and controlled drug release agents
Adsorban, ilaç kapsülleme ve kontrollü ilaç salımı ajanları olarak yeni biyopolimer uygulamaları
NİLAY KAHYA
Doktora
İngilizce
2023
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA BEDİA BERKER
- Yüksek şişme kapasitesine sahip hidrojel ve nanolif yara örtülerinin geliştirilmesi
Development of hydrogel and nanofiber wound dressings with high swelling capacity
YAĞMUR CAMCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
BiyomühendislikSakarya ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT ÖZACAR
- Jelatin-karboksimetilselüloz-süperoksit dismutaz biyosensörünün geliştirilmesi
Development of gelatin-carboxymethylcellulose-superoxide dismutase biosensor
ÖZGE KOCABAY