N-Heptil-D-Galaktonamid (GALC7) tabanlı hidrojellerin sert doku mühendisliğinde doku iskelesi olarak kullanım potansiyellerinin in vitro olarak incelenmesi
In vitro investigation of N-Heptyl-D-Galactonamide (GALC7) - based hydrojels as potentials as tissue scaffold in hard tissue engineering
Yazar: SEMİHA YALÇINKAYA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA GÜNGÖRMÜŞ
Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Translasyonel Tıp Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Sert doku mühendisliği, kemik, kıkırdak ve diş gibi sert dokuların onarımı ve 
restorasyonu üzerinde çalışan multidisipliner bir alandır. Bu dokuların temel 
özelliklerinden biri, hücre dışı matrislerinin mineralizasyonuyla basınca ve ağırlığa 
dayanmalarını sağlamalarıdır. Sert doku mühendisliği, bu dokuların mineralizasyon 
sürecini yönlendirebilmek için yeni yöntemler geliştirmeyi hedefler. Ayrıca, doku 
rejenerasyonuna yardımcı olmak için üç boyutlu gözenekli bir yapı iskelesi geliştirme 
konusu da önemlidir. Bu iskeletlerin uygun geometri, gözenek boyutları ve yüksek 
gözeneklilik gibi özelliklerinin optimize edilmesi, doku oluşumunu teşvik etmek ve 
hücre proliferasyonuna uyum sağlamak için önemlidir.
Tez çalışmamızın amacı GALC7 tabanlı hidrojellerin sert doku iskelesi olarak 
kullanım potansiyellerinin in vitro olarak incelenmesidir. Bu amaç doğrultusunda ilk 
olarak uygun gözenek boyutu ve kendini taşıyabilme özellikleri bakımından hidrojelin 
optimizasyonu gerçekleştirildi. SaOS-2 hücre hattı ve insan kaynaklı dental pulpa kök 
hücreleri kullanılarak sitotoksisite, hücre morfolojisi ve alkalin fosfataz üretimi 
açısından incelendi.
Yaptığımız optimizasyon çalışmaları sonucuna daha az gözenek boyutu ve 
yoğun fibril yapısı nedeniyle %3'lük konsantrasyonda olan jellerde çalışmalar 
gerçekleştirildi. GALC7 hidrojeli içerisinde büyütülen hücrelerin sitotoksik bir etki 
yaratmadığını gösterildi. Hücrelerin hidrojel liflerine göre yönelim gösterdikleri ve 
belirgin bir sitoiskelet yapısı oluşturdukları tespit edildi. Kolorimetrik ALP tahlilinde 
her iki hücre grubunda benzer şekilde hem indüklenmiş hem de indüklenmemiş jel 
ortamında ekstraselüler ALP miktarının, petri kabında büyütülen hücrelere göre daha 
yüksek olduğu gösterildi.
Sonuçta bu bulgular, GALC7 tabanlı hidrojellerin biyolojik uyumluluğu hücre 
büyümesini ve mineralizasyonu teşvik etme yetenekleri, sert doku mühendisliğinde 
kullanılma potansiyeli olduğunu göstermektedir. GALC7 hidrojellerinin hedeflenen 
doku rejenerasyonunda kullanılabilmesi, gelecekteki doku mühendisliği ve rejeneratif 
tıp uygulamaları için umut verici bir alan olabilir.

Abstract:
Hard tissue engineering is a multidisciplinary field that focuses on the repair and 
restoration of hard tissues such as bone, cartilage, and teeth. One fundamental 
characteristic of these tissues is their ability to withstand pressure and weight through 
the mineralization of their extracellular matrices. The goal of tissue engineering is to 
develop novel methods to guide the mineralization process of these tissues. 
Additionally, the development of a three-dimensional porous scaffold to assist in tissue 
regeneration is of great importance. Optimizing the scaffold's geometry, pore size, and 
high porosity are crucial for promoting tissue formation and accommodating cell 
proliferation.
The aim of our thesis work is to investigate the in vitro potential use of GALC7-
based hydrogels as scaffolds for hard tissues. In line with this objective, the 
optimization of the hydrogel was initially performed considering suitable pore size and 
self-supporting properties. Cytotoxicity, cell morphology, and alkaline phosphatase 
production were examined using SaOS-2 cell line and human dental pulp stem cells.
Based on our optimization studies, investigations were conducted on hydrogels 
with a concentration of 3% due to their smaller pore size and dense fibril structure. It 
was demonstrated that the cells grown within GALC7 hydrogel did not exhibit 
cytotoxic effects. The cells showed alignment with the hydrogel fibers and formed a 
distinct cytoskeletal structure. In the colorimetric ALP assay, it was shown that both 
cell groups exhibited higher extracellular ALP levels in both induced and non-induced
gel environments compared to cells grown in petri dishes.
In conclusion, these findings demonstrate the biological compatibility of 
GALC7-based hydrogels and their ability to promote cell growth and mineralization, 
indicating their potential for use in hard tissue engineering. The ability to utilize 
GALC7 hydrogels in targeted tissue regeneration may offer a promising avenue for 
future applications in tissue engineering and regenerative medicine.