Memeli hücrelerinin farklı substrat yüzeyler üzerine adezyonunun kuartz kristal mikrobalans sistemi ile eş-zamanlı belirlenmesi
Real-time determination of the adhesion of mammalian cells on different substrate surfaces by quartz crystal microbalance system
Yazar: ŞÜKRAN ŞEKER
Danışman: PROF. DR. YAŞAR MURAT ELÇİN
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Biyomalzemeler = Biomaterials ; Hücre yapışması = Cell adhesion

Özet:
Bu tez çalışmasında kuartz kristaller; kendiliğinden düzenlenen tek tabaka (KDTT), elektroeğirme, döndürerek kaplama ve damlatma tekniği olmak üzere dört farklı yüzey kaplama tekniği kullanılarak kaplandı. 11-Merkaptoundekanoik asit (11-MUA), 2-Merkaptoetanol ve 2-Merkaptoetilamin kullanılarak kristallerin altın elektrot yüzeyleri KDTT tekniği ile modifiye edildi. Kristal yüzeylerinin modifikasyonu dönüşümlü voltametri deneyleri ile doğrulandı. Kristal yüzeyleri çeşitli teknikler kullanılarak farklı polimerlerle kaplandı. Kristal yüzeylerini kaplamak için, elektroeğirme tekniği kullanılarak, poli(D,L-laktik-ko-glikolik asit) (PLGA) nanolifleri; döndürerek kaplama tekniği kullanılarak, poli(stiren) (PS), poli(kaprolakton) ve PLGA polimerleri; damlatma tekniği kullanılarak ise, kitosan, hyalüronik asit, kollajen, alginat ve poli(l-lizin) (PLL) polimerleri kullanıldı. Hazırlanan yüzeylerin topografileri atomik kuvvet mikroskobu (AKM) ile incelendi. Mezenkimal kök hücreler (MKH), Wistar sıçanların kemik iliğinden izole edildi. Hücre kültürü şartlarında çoğaltılan hücreler, akış sistemine enjekte edilerek, her bir yüzey için kristallerin frekansında meydana gelen değişimler, kuartz kristal mikrobalans (KKM) sistemi ile eş zamanlı olarak belirlendi. KKM bulguları, hücrelerin kristal yüzeyleri üzerine farklı oranlarda tutunduğunu gösterdi. Elde edilen sonuçlar, yüzey modifikasyonunun hücre adezyonunu arttırdığını; PLGA nanolif yüzey üzerindeki hücre adezyonunun, PLGA film kaplı yüzeye oranla daha fazla olduğunu gösterdi. Çalışmanın ikinci aşaması olan hücre-ilaç etkileşiminin incelendiği deneylerde ise, MKH üzerine belirli dozlarda vinblastin, vinorelbin ve kolsişin ilaçları enjekte edilerek, hücrelerin bu anti-mikrotübül ilaçlarına verdikleri cevaplar KKM sistemi ile belirlendi. Kristallerin frekansında meydana gelen değişimler, ilaçların mikrotübüllere bağlanarak, hücrelerin yüzey üzerinden ayrılmalarına sebep olduğunu gösterdi. Elde edilen KKM bulgularının, hücre canlılığı ve mitokondriyal dehidrogenaz aktivitesi testleri (MTT) ile paralel olduğu belirlendi.

Abstract:
In this study, the quartz crystals were coated by using four different surface coating techniques which are self assembled monolayer (SAM), electrospining, spin coating and casting. The gold electrode surfaces of crystals were modified with SAM method by using 11-Mercaptoundecanoic acid (11-MUA), 2-Mercaptoethanol and 2- Mercaptoethylamine. The modification of crystal surfaces were confirmed with cyclic voltammetry experiments. Crystal surfaces were coated with different polymers using various techniques. In order to coat the crystal surfaces; with electrospinning technique Poli(D,L-lactic-co-glycolic asit) (PLGA) nanofibers, with spin coating technique poly(styrene) (PS), poly(caprolactone) and PLGA, with dropping technique chitosan, hyaluronic acid, collagen, alginate and poly(l-lysine) (PLL) polymers were used. The topographic examination of the fabricated surfaces were performed by atomic force microscopy (AFM). Mesenchymal stem cells (MSCs) were isolated from the bone marrow of Wistar rats. The proliferated cells under cell culture conditions were injected to the flow system, and the changes in frequency of crystal for each surface were determined by quartz crystal microbalance (QCM) system in real time. The QCM findings indicated that the cells were attached onto the crystal surfaces in different ratios. The obtained results showed that the surface modification increased the cell adhesion; the cell adhesion on the PLGA nanofiber was larger than the PLGA film. In the second step of the study, cell-to-drug interaction was investigated. In the experiments, vinblastine, vinorelbine and colchicine of some dose were injected to MSCs and the cell response was determined by QCM system. The changes in the frequency of crystals indicated that, binding of drugs to microtubules caused cells to be detached from the surface. The obtained QCM data was parallel with the cell viability and mitocondrial dehidrogenase activity test (MTT).