Sert doku onarımı için üç-boyutlu polimer-biyoseramik yapıların geliştirilmesi ve hücre kültürlerinde kullanımı


Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2015

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: ESRA BAYKAN

Danışman: Yaşar Murat Elçin

Özet:

Bu çalışmada poli(ε-kaprolakton)/β-trikalsiyum fosfat (PCL/β-TCP) kompozitinden hazırlanan üç boyutlu poröz silindirik iskelelere sıçan kemik iliği mezenkimal kök hücrelerinin (MKH) tohumlanmasıyla elde edilen hücre-malzeme yapılarının kemik dokuyu oluşturma potansiyelleri in vitro ve in vivo ortamlarda incelendi. Elektroeğirme yöntemi ile hazırlanan PCL/β-TCP kompozit membranlar X-ışınları kromatrografisi (XRD), diferansiyel taramalı kalorimetri (DTA), fourier transform infrared spektroskopi (FTIR) ve taramalı elektron mikroskopu (SEM) ile karakterize edildi. Karakterize edilen kompozit membranlardan hazırlanan üç boyutlu silindirik iskelelere MKH’ler statik şartlarda tohumlandı. Hücre-iskele yapıları 4 hafta boyunca osteojenik besi yeri ile kültüre edildi. Histokimyasal ve biyokimyasal analizler, sıçan kemik iliği MKH’lerinin osteojenik farklılaşmasını ikinci haftadan itibaren iskele içerisinde hücre dışı matriks yapılarının yoğun bir şekilde mineral oluşturmaya başladığını göstererek doğrulamıştır. Çalışmanın in vivo kısmında, hücre-malzeme yapıları 7 gün kültüre edildikten sonra Wistar sıçanların epigastrik groin fasiya bölgesine subkutan olarak 6 aylık bir süreç için implante edildi. Ektopik kemik benzeri yapının oluşumu bilgisayarlı tomografi (CT), konfokal mikroskopi (KLM), SEM ve histokimya kullanılarak takip edildi. Elde edilen sonuçlar MKH içeren biyomimetik 3B polimer-seramik yapıların, in vitro ve in vivo ortamlarda Wistar cinsi sıçanlarda yeni kemik oluşumunu desteklediğini göstermiştir.AbstractIn this study, the osteogenic potential of rat bone marrow mesenchymal stem cells (rBM-MSCs) on a biomimetic poly(ε-caprolactone)/β-tricalcium phosphate (PCL/β-TCP) composite scaffold composed of parallel concentric fibrous membranes was evaluated in vitro and in vivo. PCL/β-TCP composite membranes were prepared by electrospinning and characterized by X-ray diffraction, differential scanning calorimetry, fourier transform-infrared spectroscopy and scanning electron microscopy (SEM). rBM-MSCs were seeded on three dimensional multispiral scaffolds prepared by assembly of composite membranes. The cell-scaffold constructs were cultured in osteogenic medium for 4 weeks. Histochemical studies and biochemical assays confirmed the osteogenic differentiation of rBM-MSCs inside the scaffold by documenting the dense mineralized extracellular matrix formation starting from the second week of culture. In the in vivo part of the study, cell-scaffold constructs pre-cultured for 7 days were implanted subcutaneously into the epigastric groin fascia of Wistar rats for duration of 6 months. Ectopic bone-tissue like formation was documented by using computerized tomography (CT), confocal laser microscopy (CLM), SEM, and by histochemistry. In vivo findings indicated that the biomimetic multispiral scaffold seeded with rBM-MSCs, supports the ectopic formation of new bone tissue in Wistar rats.