Σύνθεση καινοτόμων ικριωμάτων και in vivo αξιολόγηση οστεοεπαγωγικής ικανότητας
Creators: name: Κανάρη, Μαγδαληνή Αλέξανδρου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2020
Subjects: Μηχανική σκληρού ιστού
Ικρίωμα
Ζελατίνη Β
Οστική μορφογενετική πρωτεΐνη-2 (BMP-2)
Ελεγχόμενη απελευθέρωση
Bone tissue engineering
Scaffold
Gelatin B
Bone Morphogenetic Protein-2 (BMP-2)
Controlled release

description: Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η σύνθεση ενός καινοτόμου φαρμακευτικού σκευάσματος για ορθοπεδικές εφαρμογές. Συγκεκριμένα, η έρευνα αυτή βασίζεται στη μηχανική σκληρού ιστού και περιλαμβάνει τη σύνθεση και το χαρακτηρισμό καινοτόμων ικριωμάτων για τη μεταφορά οστεοεπαγωγικών μορίων και την in vivo αξιολόγηση της αναγεννητικής τους ικανότητας. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιήθηκε η οστική μορφογενετική πρωτεΐνη-2 και παράγωγα πεπτίδια της για την επαγωγή οστικής αναγέννησης. Πραγματοποιήθηκαν τρείς πειραματικοί κύκλοι που διαφοροποιήθηκαν ως προς τη μορφή και τη σύσταση των ικριωμάτων, των συνθηκών σύνθεσης τους και του οστεοεπαγωγικού παράγοντα που χρησιμοποιήθηκε. Από τη μελέτη αυτή, συμπεραίνεται πως τα ικριώματα ζελατίνης Β αποτελούν ικανό φορέα για ελεγχόμενη και σταδιακή απελευθέρωση οστεοεπαγωγικών παραγόντων, η οποία είναι απαραίτητη για επαρκή αναγέννηση οστού και αποφυγή σοβαρών παρενεργειών. Επιπλέον, η χρήση της γλουταραλδεΰδης ως παράγοντα δικτύωσης οδήγησε σε επαρκή σταθεροποίηση του ικριώματος, όμως οι συνθήκες χρήσης της απαιτούν περαιτέρω διερεύνηση. Τέλος, μέσω των προκλινικών μελετών παρατηρήθηκε μετανάστευση και πολλαπλασιασμός κυτταρικού πληθυσμού στο ικρίωμα, χωρίς να αποκλείεται η ύπαρξη οστεοβλαστών, αλλά και ο σχηματισμός ινών κολλαγόνου. Ταυτόχρονα, παρατηρήθηκε και έντονη φλεγμονή, που αποτελεί το πρώτο στάδιο σηματοδότησης δημιουργίας οστού. Η παρούσα διπλωματική εργασία εκπονήθηκε στο εργαστήριο Βιοϊατρικής Μηχανικής του Τμήματος Χημικών Μηχανικών του Αριστοτελείου Πανεπιστήμιου Θεσσαλονίκης, με επιβλέπουσα την αναπληρώτρια καθηγήτρια Αμαλία Αγγελή. Αποτελεί μια διεπιστημονική έρευνα μεταξύ του Τμήματος Χημικών Μηχανικών, του Τμήματος Χημείας με υπεύθυνη την καθηγήτρια Θεοδώρα Χολή-Παπαδοπούλου και του Τμήματος Ιατρικής, μέσω συνεργασίας με τον υποψήφιο διδάκτορα κ. Παναγιώτη Τζαβέλλα.
description: The aim of this project is the synthesis of a novel pharmaceutical product for orthopedic applications. Specifically, this research project uses the bone tissue engineering approach and it includes the synthesis and the characterization of novel scaffolds for the transfer of osteoinductive molecules and the in vivo evaluation of their regenerative capability. For this purpose, Bone Morphogenetic Protein-2 and derivative peptides were used for the induction of bone regeneration. Three experimental cycles were held, which were differentiated by the form and the composition of the scaffolds, the experimental conditions and the osteoinductive agent that was used. From this study, it is concluded that the gelatin B scaffolds consist appropriate carrier for the controlled and sustained release of osteoinductive agents, which is necessary to ensure adequate bone regeneration and avoid severe side effects. Moreover, the use of glutaraldehyde as a cross-linking agent led to sufficient stabilization of the scaffold, but the conditions of its use are yet to be determined. Finally, from the preclinical studies migration and proliferation of cells were observed, without being able to exclude the existence of osteoblasts, as well as the formation of collagen fibers. Simultaneously, acute inflammation was observed, which consists the first step of bone formation signaling. The present postgraduate thesis was conducted in the Laboratory of Biomedical Engineering in the Department of Chemical Engineering of the Aristotle University of Thessaloniki, under the supervision of the Associate Professor Amalia Aggeli. It is a highly interdisciplinary project between the Department of Chemical Engineering, the Department of Chemistry through the collaboration with the Professor Theodora Choli-Papadopoulou and the Department of Medicine, through the collaboration with the doctoral candidate Mr. Panagioti Tzavella.