Gözenekli aljinat-gum hibrit iskeleleri üzerinde mezenkimal kök hücrelerin osteojenik farklılaşmasının araştırılması
Investigation of osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells on porous alginate-gum hybrid scaffolds
- Tez No: 987930
- Danışmanlar: DOÇ. DR. GÖKHAN DURUKSU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Biyoloji, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Biotechnology, Biology, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: β-glukan, aljinat, kondrojenik farklılaşma, osteojenik farklılaşma, gum, keçiboynuzu gumı, β-glucan, alginate, chondrogenic differentiation, osteogenic differentiation, gum, locust bean gum
- Yıl: 2022
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kocaeli Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kök Hücre Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kök Hücre ve Doku Yenilenmesi Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Gözenekli Aljinat-Gum Hibrit İskeleleri Üzerinde Mezenkimal Kök Hücrelerin Osteojenik Farklılaşmasının Araştırılması Amaç: Kemik ve kıkırdak hasarlarının tedavisinde kullanılmak üzere aljinat-LBG-β-glukan bazlı iskelenin biyolojik olarak uyumlu, toksik olmayan ve proliferasyonu destekleyici özelliklerinin yanında osteojenik ve kondrojenik farklılaşmayı uyaran, hedef doku ile uyumlu mekanik özelliklere sahip gözenekli 3 boyutlu (3D) kompozit materyal üretimi amaçlandı. Yöntem: Çalışmamız 2D ve 3D olmak üzere iki adımda gerçekleştirildi. Birinci adımda Türkiye'de de doğal olarak yetişen P.ostreatus mantarından sıcak NaOH yöntemi ile β-glukan (BG) izole edildi. İzolasyonu takiben karakterizasyon ve miktar analizleri yapıldıktan sonra BG doğal polimerler olan gumlarla farklı oranlarda karıştırılarak bir kaplama materyali elde edildi. XG, GG, LBG ve BG içeren bu kaplama materyallerinin İKİ-MKH'ler üzerindeki canlılık, toksisite ve proliferatif etkisi incelendi. Hücrelerin çoğalmasını en iyi destekleyen kaplama materyali seçilerek ikinci adımda aljinatın eklenmesiyle 3D kompozit bir materyal üretildi. Materyallerin mekanik özellikleri analiz edildikten sonra bu 3D materyallerin İKİ-MKH'lerin osteojenik ve kondrojenik farklılaşmalar üzerindeki etkisi 21 gün süren farklılaştırma sonrası belirlendi. Meydana gelen değişimler gen ifadesi analizi, alkalen fosfataz aktivitesi (ALP) ölçümü, immünolojik boyamalar ile ortaya konuldu. Bulgular: 2D kaplama materyalleri arasında LBG-BG içeren grupların toksik etki göstermeden hücre çoğalmasını en iyi desteklediği belirlendi. İKİ-MKH'lerin aljinat-LBG-BG içeren 3D doku iskeleleri üzerindeki farklılaşma sonuçlarına bakıldığında LBG-aljinat-BG (6:4:1) matriksi üzerindeki hücrelerin COL2 ekspresyon seviyesini COL1'e göre 10 kat daha fazla arttığı görülmektedir. SOX9 ve RUNX2'nin ekspresyon seviyeleri kıyaslandığında ise SOX9'un gen ifadesinin daha yüksek olduğu RT-PCR analizi ile gösterildi. Yapılan ALP aktivite ölçümüne bakıldığında materyaller kontrolle karşılaştırıldığında ALP seviyesinin düşük kaldığı görüldü (p<0,05). Bu sonuçlara bakıldığında üretilen materyallerin osteojenik farklılaştırmayı desteklemezken kondrojenik farklılaşmayı daha iyi desteklediği belirlendi. Sonuç: Gerçekleştirilen analizler doğrultusunda LBG-aljinat-BG bazlı 3D materyalinin kondorojenik farklılaşmaya kıyasla osteojenik belirteçleri kısıtlı da olsa arttırdığı gösterildi. Üretilen 3D materyalleri farklılaşmayı teşvik edici medyumla birlikte kullanıldığında sinerjik bir etki yaratılarak kondrojenik farklılaşma yüksek oranda desteklendi. Elde edilen sonuçlar üretilen 3D iskelelerin kıkırdak doku mühendisliği için potansiyel taşıdıklarını ve kıkırdak hasarlarının tedavisinde alternatif bir biyomalzeme olarak kullanılabileceğini gösterdi.
Özet (Çeviri)
Investigation of Osteogenic Differentiation of Mesenchymal Stem Cells on Porous Alginate-Gum Hybrid Scaffolds Objective: For the treatment of bone and cartilage damages, it was aimed to design a biologically compatible, non-toxic and proliferation-supporting LBG-alginate-β-glucan-based 3-dimensional (3D) porous composite material with the mechanical properties compatible with the target tissue and stimulating osteogenic and chondrogenic differentiation. Method: Our study was carried out in two steps as 2D and 3D. In the first step, β-glucan (BG) was isolated from the P.ostreatus mushroom, which is also grown in the nature in Turkey, by hot NaOH method. Following the isolation, characterization and quantity analyses, a coating material was designed by mixing BG with natural polymers, gums, in different ratios. The viability, toxicity and proliferative effects of these coating materials with XG, GG, LBG and BG were investigated on hBM-MSCs. By choosing the coating material that best supports cell proliferation, a 3D composite material was produced by combining the mixture with alginate, in the second step. After analyzing the mechanical properties of the materials, the effect of these 3D materials was determined on the osteogenic and chondrogenic differentiations of hBM-MSCs for 21 days. The alterations were revealed by gene expression analysis, alkaline phosphatase activity (ALP) measurement, immunological stainings. Results: The 2D coating materials groups containing LBG-BG were found to be the best for the supporting of cell proliferation without showing toxic effects. The differentiation of hBM-MSCs on the 3D tissue scaffolds containing alginate-LBG-BG showed that the COL2 expression level of cells on the LBG-alginate-BG (6:4:1) matrix increased 10-fold more than COL1 level. Similarly, the expression levels of SOX9 and RUNX2 in cells were also compared by RT-PCR analysis, and it was found that the gene expression of SOX9 was higher in the cells compared to RUNX2 expression. Focusing on the ALP activity, it was observed that the ALP level remained low when the materials were compared with the control (p<0.05). Considering these results, it was determined that the generated materials did not highly support osteogenic differentiation, but supported chondrogenic differentiation better. Conclusion: In accordance with the analyzes performed, it was shown that LBG-alginate-BG-based 3D material surged the osteogenic markers to a limited extent, compared to chondrogenic differentiation's markers. In the matrixes, where the produced 3D materials were used together with the differentiation promoting agents, the chondrogenic differentiation was highly supported by forming a synergistic effect. The results showed that the produced 3D scaffolds have potential for cartilage tissue engineering and can be used as an alternative biomaterial in the treatment of cartilage damage.
Benzer Tezler
- Production of polysaccharide-based aerogels and exploring their use in different food applications
Polisakkarit bazlı aerojellerin üretimi ve farklı gıda uygulamalarındaki kullanımının araştırılması
SERAP NAMLI
Doktora
İngilizce
2025
Gıda MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİL MECİT ÖZTOP
PROF. DR. SERVET GÜLÜM ŞÜMNÜ
- Rational design and applications of advanced functional polymer gels
İleri fonksiyonel polimer jellerin rasyonel tasarımı ve uygulamaları
MERTCAN ER
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NERMİN ORAKDÖĞEN
- Antibakteriyel aljinat mikrobaloncuk yapıların mikroakışkan sistemle hazırlanması
Preparation of antibacterial alginate microbubble structures by microfluidic system
FATİH EROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEZBAN ULUBAYRAM
- Poliakrilamid-aljinat kriyojellere lakkaz immobilizasyonu ve uygulamalarının araştırılması
Immobilization and utilization of laccase on polyacrylamide-alginate cryogels
RUKİYE YAVAŞER
Doktora
Türkçe
2019
KimyaAydın Adnan Menderes ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARİFE ALEV KARAGÖZLER
- Aljinat ile ekstrüzyon temelli 3B biyo-basım teknolojisi kullanılarak doku iskele yapılarının üretimi
Production of alginate-based tissue scaffolds using extrusion-based 3D bioprinting technology
HALENUR ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
BiyomühendislikKocaeli ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZCAN GÜNDOĞDU
DOÇ. DR. HÜLYA ÖLMEZ