Development of hypoxia-inducible factor-1 alpha and ghrelin-loaded core/shell fibrous scaffolds for improving vascularization and osteogenesis
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Biyomedikal Mühendisliği Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: EREN KÜÇÜK
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): Dilek Keskin
Eş Danışman: Ayşen Tezcaner
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Kemik doku mühendisliğinin amacı, biyouyumlu, uygulanacak bölgeye göre ayarlanabilir dayanıklılığa sahip ve hücre yapışmasını ve büyümesini teşvik eden malzemeler geliştirerek kemik rejenerasyon sürecini iyileştirmektir. Günümüzde kullanılan klinik tedavilerde hala bazı kısıtlamalar ve riskler bulunmaktadır. Bu tez çalışması, kemik doku mühendisliğinin sınırlamalarından biri olan yetersiz vaskülarizasyon üzerine odaklanmaktadır ve lokal uygulama için güvenli bir kemik rejeneratif peptid kullanımı konusunu ele almaktadır. Temel yaklaşım, iki proteinin, Hipoksi İndükleyen Faktör-1α (HIF1α; bir transkripsiyon faktörü) ve ghrelinin (bir peptid hormonu) lokal kontrollü salınımı ile gerekli yolakları uyararak kemik rejenerasyonunu ve vaskülarizasyonu desteklemektir. Bu proteinlerin lokal uygulama sistemindeki potansiyelini araştırmak için selüloz asetat (CA), polikaprolakton (PCL) ve jelatin (GEL) polimerlerinden oluşan yeni bir iskele geliştirilmiştir. Koaksiyel ıslak elektro-eğirme yöntemi kullanılarak dış katmanda CA ve iç katmanda PCL-Jelatin içeren çift katmanlı lifler (çekirdek/kabuk lifler) oluşturulmuştur. İskelelerin kabuk tabakası, in vivo uygulandığında anjiyogenez sürecini daha erken başlatmak için HIF1-α proteini ile yüklenmiştir. Ghrelin ile kontrollü salınımı destekleyen bir kemik doku mühendisliği iskele geliştirmek için, iç (çekirdek) katmana PCL-Jelatin polimer karışımı yüklenmiştir. SEM analizi ve nihai katı form üzerinde yapılan gözlemler, en iyi iskele bileşimini ve üretim parametrelerini seçmek için kullanılmıştır. Optimizasyon çalışmaları sonucunda, lifli iskele üretimi için en iyi bileşim, homojen lif çapları ve dayanıklı 3 boyutlu form sunan CA (%12) ve PCL:Jelatin 80:20 oranında %10 toplam polimer konsantrasyonu olarak belirlenmiştir. İskelelerin bozunma ve şişme analizi, iskelelerde kuru ağırlıkta 14 günlük bozunma deneylerinde ağırlık değişimi gözlemlenmemiştir. Şişmenin %1200 olduğunu görülmüştür. In vitro salınım deneyleri, iskelelerden hızlı bir HIF1α salınımı (2 gün içinde) ve amaçlandığı gibi daha yavaş bir ghrelin salınımı (10 güne kadar uzayan) sağlamıştır. İskelelerle yapılan in vitro deneyler hem endotel hücre hattı (HUVEC) hem de kemik osteoblast hücre hattı (HFOB) ile gerçekleştirilmiştir. HUVEC hücreleriyle yapılan in vitro iskele hücre kültürü çalışmaları, HIF1-ɑ'nın VEGF üretimini arttırdığını göstermiştir. HFOB hücreleriyle yapılan in vitro iskele hücre kültürü çalışmaları, ghrelin hormonunun hücre canlılığını arttırdığını göstermiştir. Osteoblastik farklılaşma üzerindeki etki, 7. ve 14. günlerde ALP analizi ile araştırılmıştır. Ghrelin'in osteoblastik farklılaşma üzerinde 7. gün sonuçlarında önemli bir etkisi gözlenmese de, 14. gün ghrelin uygulanan hücrelerin osteoblastik farklılaşma sonuçları kontrol grubundan yaklaşık 2,5 kat daha yüksek olmuştur. Geliştirilen çift protein/peptid salınım sisteminin kemik doku rejenerasyonu için potansiyele sahip olduğu ve ileri in vivo çalışmalar için önerilebileceği bulunmuştur.