Biyobasım ve doku mühendisliğiyle sinoviyal sıvıdan elde edilecek kök hücrelerle kıkırdak defekti onarımı
Repair of cartilage defects with stem cells derived from synovial fluid with bioprinting and tissue engineering
Yazar: ESRA DURSUN
Danışman: DOÇ. DR. ERKAN TÜRKER BORAN
Sağlık Bilimleri Üniversitesi / Hamidiye Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Doku Mühendisliği Anabilim Dalı / Doku Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Biyobaskı = Bioprinting ; Doku mühendisliği = Tissue engineering ; Fibroin = Fibroin ; Kök hücreler = Stem cells ; Kıkırdak = Cartilage ; Sinovyal sıvı = Sinovial fluid

Özet:
Bir osteokondral kusur, kıkırdağı ve altındaki kemiğin herhangi bir hasar türüdür. 
Osteokondral defektler tedavi edilmediği sürece yayılmaya devam eder. Eklem kıkırdağında doğrudan kan kaynağı olmadığı için kendiliğinden düzelme zayıftır. Palyatif tedavi, mikro kırma, allogreft, otogreft, mozaikplasti, otolog kondrosit implantasyonu gibi yöntemler kullanılmakta olsa da etkin iyileşme sağlanamamaktadır. 
Doku mühendisliği yaklaşımları bu noktada çözüm haline gelmektedir. 
Biyobozunur, biyouyumlu skafoldların yapılması ve/veya kök hücrelerin bu skafoldlara ekilmesi üzerine devam eden doku mühendisliği yaklaşımları bulunmaktadır. Kök hücre kaynağı olarak literatürde geniş yer edinmiş kemik iliği kaynaklı kök hücre kullanımı yaygındır. Bu çalışmada yeni bir yaklaşım olarak sinoviyal sıvıdan elde edilen kök hücrenin kullanımı ve osteokondral mikroyapıyı taklit eden skafold yapımı amaçlanmıştır. 
Bu amaçla kemik ve kıkırdak hücreleri ko-kültürünü sağlayabilecek, üç boyutlu 
yazıcı ile oluşturulmuş poli(kapro lakton) (PCL) skafold üretilmiştir. PCL skafold'a hücre tutma özelliğinin artırılması için ipek fibroini izole edilmiş ve liyofilizasyon yöntemi ile skafold'a süngersi gözenekli yapı oluşturulmuştur. Ayrıca, hücre enkapsülasyonu için jelatin metakrilat (GelMA) denenmiştir. PCL yapıya kemik dokusu rejenerasyonu sağlanması amacıyla Bor katkılı biyocam sentezlenmiş ve skafold biyocam mikropartiküllerine bastırılarak tabana yapıştırılmıştır. Kök hücre kaynağı olarak insan sinovyal sıvısından mezenkimal hücreler izole edilerek çoğaltılmış ve osteoblast hücre hattı denenmiştir. Hücreler gözenekli ve süngersi fibroin içeren PCL doku iskelesine emdirilerek hücre uyumluluğu araştırılmıştır.  Presto Blue ile yapılan proliferasyon testinde hücre hattı hücrelerin zamanla çoğaldıkları görülmüştür.  Fibroin kullanımının hücre tutunma oranını proliferasyonu kısmi desteklediği, GelMA kullanımının ise hücre uyumluluğu arttırdığı bulunmuştur. 
Sonuç olarak in vitro hücre testleri biyocam-fibroin-PCL skafold'un osteokondral 
uygulamada potansiyeli olduğunu göstermiştir.

Abstract:
An osteochondral defect is a type of damage to the articular cartilage and the 
bone underneath. Usually, osteochondral defects continue to spread unless treated. As joint cartilage does not have direct blood supply and it has low capacity to recover spontaneously. Although the techniques like palliative treatment, microcracking, allograft, autograft, mosaicplasty, autologous chondrocyte implantation are used, they aren't effective. 
Tissue engineering (TE) approaches become a solution at this point. The 
construction of scaffold from biodegradable, biocompatible and/or seeding of stem cells into these scaffolds has been ongoing TE approach. Novel approaches, such as the use of stem cells from synovial fluid and constuction of the microarchitecture of osteochondral structure in the scaffold have been proposed in this study. 
For this purpose porous poly(capro-lactone) scaffolds were produced by using a 
3D printer. Silk fibroin was freeze-dried inside scaffold to form porous structure. Also, gelatin methacylate (GelMA) was used to encapsulate cells in the scaffold. To enhance bone regeneration, bor-bioglass particles was synthesized and  incorporated to the base scaffold by solvent assisted gluing. Mezenchymal cells were isolated and expanded  from synovial fluid as  a source of stem cells. The cytocompatibility was analysed by seeding of cells into PCL scaffold with fibroin and GelMA. It was shown that fibroin could support cells proliferate partially. while GelMA increased biocompatibility. As a conclusion, it was shown that the use of fibroin in 3D PCL scaffolds increased cell holding capacity, enhanced proliferation and increased cytoxompatibility. 

As a conclusion, in vitro cell studies showed that bioglass-fibroin-PCL composite 
scaffolds have potential in osteochondral application.