Büyüme faktörlerini sıralı salan kitosan doku iskelelerinin üretimi ve kemik doku mühendisliği uygulamaları
Preperation of chitosan scaffolds with sequential delivery of growth factors for bone tissue engineering applications
Yazar: EDA GÖZ
Danışman: DOÇ. DR. AYŞE KARAKEÇİLİ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Sunulan tez çalışması kapsamında kemik dokunun doğal iyileşme sürecinde varlığı bilinen ve hücresel fonksiyonlar üzerinde çoğalma ve farklılaşma gibi değişik etkilere sahip olan iki farklı büyüme faktörünün, kontrollü ve sıralı salımını gerçekleştirmek için bir sistem üretilmiş ve kemik doku mühendisliğinde kullanım potansiyeli araştırılmıştır.  Bu amaçla tez kapsamındaki çalışmaların ilk aşamasında büyüme faktörlerinin yükleneceği poli(3-hidroksibutirat-ko-3-hidroksivalerat) (PHBV) ve jelatin partiküllerin sentez koşullarının belirlenmesi ve karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir. Emülsiyon difüzyonu yöntemi ile hazırlanan PHBV partiküllerin karakterizasyon çalışmaları kapsamında SEM, TEM, DSC, FTIR, parçacık boyut dağılımı ve degradasyon çalışmaları yürütülmüştür. Diğer taraftan su-yağ emülsiyonu ile hazırlanan jelatin partiküllerin karakterizasyonunda SEM, FTIR ve su tutma kapasitesi deneyleri gerçekleştirilmiştir. Hücre üremesi üzerinde etkili olduğu bilinen PDGF-BB jelatin partiküllere emdirilerek, hücre farklılaşması üzerinde etkili olduğu bilinen BMP-6 ise PHBV partiküllere ikili emülsiyon yöntemi ile yüklenmiştir. Tez çalışmasının ikinci aşamasında üç boyutlu yapıda olan kitosan doku iskeleleri dondurarak-kurutma yöntemi ile hazırlanmış ve karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Sonrasında BMP-6 içeren PHBV partiküller ile PDGF-BB içeren jelatin partiküller doku iskelesine yüklenmiş ve salım davranışları ELISA testi ile analiz edilmiştir. Tez çalışmasının son bölümünde BMP-6 ve PDGF-BB yüklü kitosan doku iskeleleri ile MC3T3-E1 preosteoblast hücre hattının kullanıldığı hücre kültür çalışmaları gerçekleştirilmiş ve büyüme faktörlerinin hücre göçü ve üremesi ile farklılaşması üzerine olan etkileri araştırılmıştır. Kitosan doku iskeleleri üzerindeki hücre yapışması, üremesi ve morfolojisi MTT ve SEM analizleri ile hücre farklılaşması ise von Kossa ve RT-PCR analizleri ile belirlenmiştir. PDGF-BB ve BMP-6'nın birlikte yüklendiği ve farklı hızlarda salındığı doku iskelelerinin büyüme faktörlerinin tek tek kullanıldığı doku iskelelerine göre hücre üremesi ve farklılaşmasında avantaj sağladığı sonucuna varılmıştır.

Abstract:
The aim of this study is to prepare a system for controlled and sequential release of growth factors effective for cell migration/proliferation or differentiation in natural healing of bone tissue. For this purpose, synthesis and characterization studies of poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate) (PHBV) and gelatin particles were carried out. PHBV particles prepared by emulsion diffusion were characterized with SEM, TEM, DSC, FTIR, DLS and degradation studies. Moreover, gelatin particles synthesized by water in oil emulsion were also characterized with SEM, FTIR and swelling studies. PDGF-BB known to be effective for cell proliferation was embedded in gelatin particles and BMP-6 known to be effective for cell differentiation was loaded into PHBV particles by emulsion diffusion. Three dimensional chitosan scaffolds were prepared by freeze-drying method and characterization studies were carried out. After that PHBV particles including BMP- 6 and gelatin particles incuding PDGF-BB were loaded into chitosan scaffolds. Release behivor of BMP-6 and PDGF-BB from chitosan scaffolds were analyzed by using ELISA kits. Cell culture studies were conducted to examine the effect of growth factors on cell migration, proliferation and differentiation. For this purpose MC3T3-E1 pre-osteoblast cell line was used. In order to observe cell proliferation and differentiation MTT, SEM, von Kossa and RT-PCR analyses were carried out. As a result, combination of PDGF-BB and BMP-6 with different release rates from scaffold was more advantageous than PDGF-BB and BMP-6 when used individually for cell proliferation and differentiation.