Primer sıçan karaciğer hücrelerinin hidrojel yapılı kitosan ve alginat gibi polimerlerde enkapsülasyonu ve ın vıtro ortamda bazı özelliklerinin incelenmesi
Encapsulation of primary rat liver cells in chitosan and alginate hydrogel polymers and characterization of their in vitro properties
Yazar: SERAP DURKUT
Danışman: PROF. DR. Y. MURAT ELÇİN
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada, primer sıçan hepatositleri, (i) üç tabakalı alginat-kitosan-alginat (AKA) kapsülleri ile, (ii) kalsiyum alginat ve (iii) kitosan mikrokürelerinde enkapsüle edilerek, in vitro ortamda, statik ve dinamik kültür koşullarında kültürleri gerçekleştirilmiştir. Optimum hücre yoğunluğunda enkapsüle edilen hepatositlerin hücre canlılığı ve metabolik aktiviteleri belirlenerek tek tabaka kültür sistemleri ile karşılaştırılmıştır. Farklı membran sistemlerinde enkapsüle edilen hepatositlerin enkapsülasyon verimlerinin, %90'ın üzerinde olduğu belirlenmiştir. Özellikle AKA mikrokapsül sistemi içerisinde enkapsüle edilen hepatositlerin, canlılıklarını büyük oranda korudukları MTT testi ile kanıtlanmıştır. AKA mikrokapsüllerdeki hepatositlerin metabolik aktivitelerinin, alginat ve kitosan mikrokürelerdekilerden daha yüksek olduğu bulunmuştur. Mikroyerçekimli ortamı simüle eden STLV biyoreaktörüyle sağlanan dinamik kültür koşullarında, üç farklı membran sistemi içerisinde enkapsüle edilen hepatositlerin canlılık ve metabolik aktivitelerinin daha uzun sürelerle korunabildiği belirlenmiştir. Üç boyutlu yapılarda enkapsüle edilen hepatositler, -80 oC ve -196 oC'de (sıvı azot içerisinde) dondurularak belirlenen periyotlarda saklanmış; çözme işleminden sonra hücrelerin canlılıkları ve metabolik aktiviteleri yeni izole edilmiş hepatositlerin tek tabaka kültürleriyle karşılaştırılmıştır. AKA mikrokapsüllerin hücre kültürü ve kriyoprezervasyon için yeterli mekanik dayanıma sahip olduğu ve primer sıçan hepatositlerinin enkapsülasyonu için uygun bir ortam sağladığı sonucuna ulaşılmıştır. Üç tabakalı AKA membran sisteminin, biyoyapay karaciğer destek sistemlerinde hücresel birim olarak kullanılabilme potansiyeli olduğu düşünülmektedir.

Abstract:
In this study, primary rat hepatocytes were encapsulated in: (i) trilayered alginate-chitosan-alginate (ACA) capsules, (ii) calcium alginate, and (iii) chitosan spheres, and in vitro-cultivated under both static and dynamic culture conditions. Optimal cell concentration, cell viability and metabolic activities of the encapsulated hepatocytes were determined and compared with that of hepatocyte monolayer culture. The hepatocyte encapsulation yield of all types of membranes was found to be over 90%. Encapsulated hepatocytes, especially in ACA microcapsules highly preserved their viability confirmed by the MTT-based test. Metabolic activities of encapsulated hepatocytes in ACA microcapsules were found to be higher than that of both calcium alginate and chitosan microspheres. The cell viability and metabolic activities of hepatocytes in all encapsulation systems increased when cultured inside the STLV bioreactor simulating microgravity conditions. Encapsulated hepatocytes in these systems were successfully cryopreserved at both -80 oC and -196 oC (in liquid nitrogen) for predetermined and thawing, the viability and metabolic activities of cryopreserved hepatocytes were determined and compared with that of new isolated hepatocytes monolayer cultures. Results confirmed that ACA microcapsules had enough mechanic stability to resist cell culture and cryopreservation procedures, and provided a suitable environment for the viability and metabolic activity of primary rat hepatocytes. Trilayered ACA membrane systems have a potential to be use as cellular unit in bioartificial liver systems.