Süspansiyon polimerizasyonuyla üretilen akrilik ve alkil plazmaları ile modifiye edilen polistiren bazlı polimerik mikrotaşıyıcılar ile desteklenmiş BHK hücre kültürü ve şap virüsü üretiminin deneysel ve matematiksel ... /
Yazar: MENEMŞE KİREMİTÇİ
Danışman: PROF.DR. ERHAN PİŞKİN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 1988
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
î ÖZET Sunulan çalışma, mikrotesîyıcı-destekli kültür sistemlerinde kullanılan ticari olarak mevcuUasıyıcılara alternatif olabilecek yeni poîirnerik mlkroleşıyıcıiann geliştirilmesi ve bunların sap virüsüne âıysrn "Baöy Harasîer Kidnsy" (8HK) hücrelerinin üretiminde kullanımını amaçlamıştır. Çalışmanın fîk bölümündö, uygun yüzey vs yığın özeîîîklar'ne sahip hldrofiîsk karakterli PHtMA ve hıdrofobik karakterli PS m îkrotasıyıcıiar tarafımızdan çeliştir;Jen yöntemlerle hazırlanmıştır. Çatışmanın ikinci aşamasında, hazırlanan mıkrotasıyıcîlann çeşitli fiziksel özelliklen (yoğunluk, sedimantasyon hızı» vb.) saptanmış, yüzey yapıları uygun yöntemlerle snaliz edilmiştir. Osîismanîn üçüncü bassra^sncfe, durgun ve süspanse kültür koşyiisrında mikrotasıyıcılarîn hücre yapışma, yayılma ve üremesi üzsrfîideki etkisi incelenmiştir. Mlkrctasîyıcı-destekii kültür sistem parametreleri (mikrotasîyıcı konsantrasyonu, hücre inokülasyon yo$unîu§u, karıştırma nızı, vo.) deçıstınlerek nücrs verimi için optimum kcsuHar Deürienmıştır. Calisrnalsr, klasik hücre kültür sistemleriyle ve ticari olarak mevcut mikrotasıyıcsSarla tekrarlanmış ve sonuçlar karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Aynca, hücre yapışma ve üreme kinetikleri, araştırma kapsamında geliştirilen matematikse! modellerle değerlen¬ dirilmiştir. Çalışmanın son bölümünde ise. PH£MA mlkrotasıyıcı destekli sistemlerde üretilen BHK2Î hücrelerinin A22 tipi sap virüsüne duyarlılıklar; incelenmiştir. ilk bölümde gerçekleştirilen çalışmalar,, araştırma kapsamında çeliştirilen süspansiyon polimerizasyonunu yönteminin istenilen boy (100-200 p.) ve boy dağılım aralığına sahip.Dseffaf ve düzgün kürsse? yapıdaki csprsz sa^îî PHEı'lA mikrütasıyıcıların hazırlanması acısından uygun olduğunu ve yapıya ilave edilen MMA ve DHAEHA mono- merlerıyle yüzey ve yığın özelliklerinin istenilen düzeye getirilebileceğini göstermiştir. 8u çölümde diğer çalışmalar, çapraz öağh PS psrüküllerln (Biobeads 5X2) yüzey özelliklerinin, bu çalışmada geliştirilen piazma polîfr.erizîsyon tekniği kuüamlarsk modifiye edilebileceğini göstermiştir. Yüzey modifikasyonu çeşitli alkilaminterle (EDA,fi ALAM vs TEA) gerçekleştirilmiş vs elkUsmia türüne plazma reaksiyon koşullarının (plazma gücü ve süresi) farklı yüzey özelliklerine ulaşılmasında stken olduğu saptanmıştır. Çalışmanın ikinci aşamasında hazırlanan mikroraşıyıcîlann optimum mikrotasıyıcı Özelliklerinin g^una sattip oldukları analiz sonuçlarıyla saptanmıştır. Üçüncü bölümde gerçekleştirilen hücre kültür, çalışmalarıyla, PHEMA mikrGîaşıyîcılarda hücre yapışması ve üremesinin olabilmesi için MMA vs OHAEMA yapılarının ^rskli oldugy, 0.13 mol MMÂ/mcı HEilA, 0.15 moî DrtA£îWmoî HEMA trilsşirnins sahip PHEÎ1A îîîtkro- tasıyıcfisnn Cytetex-1 ve Cyt^fes-3 mikroîaşıyıcfıera alternatif olarak kullanılabileceği saplanmıştır. Yüzeyi modlfîye sHImîş FS mikrotaşıyrcrt^la durgun koşullarda yapılan çalışmalar, TEA kaplı yüzeylerde hücre veriminin, EDA ve ALAM kaplı yüzeylere göre dsha yüksek olduŞuny vsyöz^i TEA ptemasında, 10 dakika sürsyîe vs 10 Watt güçte Kaplanan mikrctaşıyıcılarla sn yüksek hücre yapışma vs üreme sfe^rîsrine uisşıldığınî göstermiştir. Mikrotaşıyıcı-ttesteklî sistemlercfe höcre yapışma ve üremesini tanımlamak sm^ıyls iliştirilen matematiksel modellerden elde edilen ferler toysel veriler Is karşılaştınl- dıgınds, aralarındaki uyumun oldukça iyi olduğu, bcylelikls bu îür sistemlerde kuîlanîla- öilecekieri belirlenmiştir. C3l»şnî'3n«n son bölümünde, PHEMA »îîikrotaşîyîcı-desteikîi sistemde üretilen BHK hücrelerinin sap virüsüne duyarSî'nkiannın saplanması SÎHXÎ ile yapılan csîısmsisr» söz konusu hücrelerin A22 tipi sap virüsüne cfoysdî oîöu^uny göstermiştir. Bu sonuciann ışığı altında, araştırma kapsamında hazırlanan PHEMA ve PS mikrctdşıyjciiarın kiiJlanılmasıyla, BHK hücrelerinin üretim kapasitesinin kfeslic yöntemierdekine oranla arttınisöflec^i vs virüs üretiminde kullanılabilecek sonucuna uiaşîtaıştsr.

Abstract:
SUMMARY The study presented tere, alms the development of the novel polymeric microcarners as.alternatives to the coîYîraerciaî mlcrocarners used in microcarner culture systems, In order to facilitated the production of "Baby Hamster Kidney*" { BBIO cells which are sensitive to the "Foot and Mouth Disease" (RID) virus. in the first part of this study, fiydrophillc pcly( hydroxyethylmetterylats) (PHEMA) and hydrophobic polystyrene (PS) fflicrocarriers in suitable surface and bulk properties were prepared by the novel methods developed by us. in tie second part of the study, the physical characteristics (i.e., density, sedimentation velocity, etc) of the microcarrlers were determined and their surface structures investigated fry means of the appropriate methods. In the third part of the study, the cell attachment, spreading and growth characteristics of the îracrccarriers were investigated In stationary and aisc submerged culture conditions. 8y changing üne microcarrier-facilitated culture system parameters, (i.e., roicrocarner concentration, cell Inoculation density, stirring speed, etc.) the optical conditions were determined in Qruzr to achieve higher cell yields. The studies were repeated with the traditional culture systems and also commercial microcarrlers ( i.e., CytoSex- İ. Cytodex-3) and thus, the results were compared. On the other hand, the ceil attachment and growth kinetics ^ere evaluated fry means of the mathematical models proposed In this study. in the last part of the stilly, the virus susceptibilities of BHK cells produced on the PHEMA microcarrlers were investigated. The studies were performed In the first part showed that, the novel suspension polymerization technique is much suitable in order to obtain spherical and transparent erossllnked PHEMA mlcrocarriers In desired size ( 120-200 p.) and size distribution, and their surface and bulk structures were adjusted by including hydrophobic and charged co^onoraers, MMA and DMAEMA. The PS microcarrlers were csvbu&*qu by the surface modification of the commercial crosslinked PS particles (Biobesds SX2). The surface treatment of Ihs mlcrocarrlers was carried out by a radiofreqyeney gicw discharge polymerization process. Using this technique the surfaces of the nsicrocarnars ^bpb coatee with plasma polymerized polymeric films formed from primary and tertiary alkylamins ( i.e., EDA, ALAM and TEA). By changing thesv monomer type and plasma reaction conditions, the chemical nature of the roicrccarner's surfaces was varied. The celi culture states indicatedlhat, the presence of MilA and DftAEMA monomers m~ the PHEMA structure are necessary In order to achieve the desired ceil attachment and growth and PHEMA nifcrccarriers which Includes 0. 13 mol MMA/mai KEMA; 0. S 5 mol EGDMA/mol HEMA can used as aa alternative to the Cytodex-I and 3 fîitcrocarries In microcarrler facilitated culture systems. The PS microcarner culture studies showed that while the most rapid attachment occurs on the EDA plasma coaled surfaces., the ceil growth was best on the TEA coated surfaces. A sharp increase on cell yield cccured when the $mer of the TEA plasma was increased to i 0 Watts, at î O m mies. The aggrement between model predictions and the experimental data described the kinetics of the cell attachment and growth are reasonably good. In the last part of the study, it was found that, BHK cells grown on the surface of the PHEfIA microcsrrlers are sensitive to the A22 type f MO virus. 8y taking of these results into account, it can be said that., these PS ana PHEMA mlcrocarrlers may be used In jnicrocarner facilitated ceil culture systems In trâsr to increase the production capacity of BHK cei Is.