Kıkırdak rejenerasyonu için dental folikül mezenkimal kök hücre ve TGFB-1 katkılı 3B nanofiber doku iskelelerinin geliştirilmesi, in vitro ve in vivo deneyleri
The development of dental follicle mesenchymal stem cell and TGFB-1 enriched 3D nanofiber tissue scaffolds for cartilage regeneration: in vitro and in vivo experiments
Yazar: FATMA KURU
Danışman: PROF. DR. HÜLYA KARA SUBAŞAT
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Kıkırdak dejenerasyonu artiküler kıkırdağın aşınmaya başlaması ile oluşmaktadır. Bu tip bir dejenerasyona her ne kadar yaş ile ilintili olsa da obezite, fiziksel egzersiz eksikliği, genetik yatkınlık, kemik yoğunluğu, yaralanmalar, travma ve cinsiyet gibi farklı faktörler de etkili olabilmektedir. En şiddetli kıkırdak kaybı vakalarında kemikler birbirlerine sürtünmekte, bu da ağrı ve hareketin kısıtlanmasına yol açmaktadır. Tez çalışması ile diz eklem kıkırdak hasarı için, DF-MKH ve TGF-1 katkılı PCL/GEL/HA 3B nanofiber doku iskelelerinin üretimi ve hiyalin kıkırdakta hızlı doku rejenerasyonunun gerçekleştirilmesi, iyileşme süresinin kısaltılması amaçlanmıştır. ECM (doğal hücre dışı matris) analoğu olarak 3B nanofiber iskeleler, geleneksel yöntemle tedavideki gibi sadece kıkırdak yapısını tedavi etmekle kalmaz aynı zamanda içerdiği biyouyumlu polimerler sayesinde kıkırdak dokusu oluşumunu da hızlandırır. Tez sonuçları kıkırdak rejenerasyonu alanında yapılan çalışmalara katkı sağlayacaktır. Elektroeğirme yöntemiyle elde edilen nanofiberlerin ECM yapısının taklit edilebilirliği, hücre proliferasyonu için uygun koşulların sağlanması, yüksek gözenekliliği ve geniş yüzey alanı gibi özellikler nedeniyle, doku iskeleleri ve biyomedikal uygulamalarında kullanımı yaygınlaşmıştır. Bu tezde, bir polyester (polikaprolakton, PCL), bir protein (jelatin, GEL), bir glikozaminoglikan olan hyalüronik asit (HA), Transforme edici büyüme faktör-beta (TGF-1) ve dental folikül mezenkimal kök hücre (DF-MKH) kullanılarak elektroeğirme yöntemi ile DF-MKH ve TGF-1 katkılı PCL/GEL/HA 3 adet FK1 (PCL/GEL/HA), FK2 (PCL/GEL/HA + DF-MKH), FK3 (PCL/GEL/HA + DF-MKH + TGF-1) 3B nanofiber doku iskeleleri üretilmiş ve karakterize edilmiştir. Son olarak tam kalınlıkta kıkırdak hasarı modeli oluşturulmuş ratlarda hızlandırılmış kıkırdak doku iyileşme potansiyelleri in vivo deneyler ile belirlenmiştir.

Abstract:
Cartilage degeneration occurs with the onset of articular cartilage wear. Although this type of degeneration is typically associated with age, various factors such as obesity, lack of physical exercise, genetic predisposition, bone density, injuries, trauma, and gender can also play a role. In cases of severe cartilage loss, bones rub against each other, leading to pain and restricted movement.
This thesis aims to expedite cartilage tissue regeneration for knee joint cartilage damage through the production of  DF-MSC and TGFβ-1 supplemented PCL/GEL/HA 3D nanofiber tissue scaffolds, thereby reducing recovery time. As analogs of extracellular matrix (ECM), 3D nanofiber scaffolds not only treat the cartilage structure as in traditional methods but also accelerate cartilage tissue formation due to their bio-compatible polymers. The thesis findings will contribute to research in cartilage regeneration.
Nanofibers obtained by electrospinning mimic ECM structure, provide suitable conditions for cell proliferation, and are widely used in tissue scaffolds and biomedical applications due to their high porosity and large surface area. In this study, three types of 3D nanofiber scaffolds FK1 (PCL/GEL/HA), FK2 (PCL/GEL/HA + DF-MSC), and FK3 (PCL/GEL/HA + DF-MSC + TGFβ-1) were produced and characterized using electrospinning with polyester (polycaprolactone, PCL), protein (gelatin, GEL), hyaluronic acid (HA), Transforming Growth Factor-beta 1 (TGFβ-1), and dental follicle mesenchymal stem cell (DF-MSC). Finally, the accelerated cartilage tissue healing potentials were determined in vivo experiments using a full-thickness cartilage defect model in rats.