Sedatif maddelerin etkilerinin kan beyin bariyeri destekli çip-üstü-serebral doku platformunda incelenmesi
Examination of the effect of sedatives in a blood-brain barrier supported cerebral-tissue-on-a-chip platform
Yazar: SENA YANAŞIK
Danışman: PROF. DR. ÖZLEM YEŞİL ÇELİKTAŞ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Hipnotik ve sedatifler = Hypnotics and sedatives ; Mikroakışkan aygıt = Microfluidic device

Özet:
Merkezi sinir sistemi (MSS) üzerindeki etkileri tam olarak anlaşılmayan sedatif maddeler her yıl milyonlarca çocuk ve yetişkin tarafından sedasyon amacıyla kullanılmaktadır. Günümüze kadar MSS üzerindeki etkilerini hücreler arasındaki etkileşim ile analizleyen çalışmaların yetersiz oluşu, bu ilişkiyi değerlendirmek için gelişmiş ve in vivo ortamı yakından taklit eden 3B biyomimetik mikroakışkan sistemlerin gerekliliğini ortaya koymaktadır. Bu tez çalışmasında, geliştirilen kan beyin bariyeri (KBB) destekli çip-üstü-serebral doku platformunda propofol ve midazolam maruziyetinin KBB'deki değişiklikler ile serebral doku üzerindeki hücresel immun yanıt etkileri araştırılmıştır. Bu kapsamda, serebral organoidler ile mast hücrelerinin birlikte Matrijel içerisine gömülmesinin ardından endotel hücrelerin ekildiği membranın sisteme dahil edilmesi ile 3B serebral dokunun taklidi sağlanmıştır. Ardından 3B CFD analizi ile dinamik koşullar optimize edilmiş ve uygun maruziyet konsantrasyonlarında sedatifler dinamik sistemlere uygulanmıştır. Sedatiflerin yarattığı inflamatuar yanıt ve nörotoksik etki, geçirgenlik testi, immünofloresan boyama, qRT-PCR, WST-1, glutamat ve ELISA karakterizasyon testleri ile analizlenmiştir. Böylece, bugüne kadar etkileri tam anlamıyla gösterilememiş olan propofol ve midazolam sedatif maddelerinin nöron, mikroglia, astrosit, oligodendrosit ve mast ilişkili yarattığı hücresel yanıt ortaya konulmuştur.

Abstract:
Sedatives, whose effects on the central nervous system (CNS) are not yet fully understood, are used to sedate millions of children and adults every year. The lack of studies to date analysing the effects of sedatives on the CNS with cell-cell interactions highlights the need for advanced 3D biomimetic microfluidic systems that closely mimic the in vivo environment to assess this relationship. In this thesis, the effects of propofol and midazolam exposure on blood-brain barrier (BBB) alterations and cellular immune response on cerebral tissue were investigated in the developed BBB supported cerebral-on-a-chip platform. Within the scope, 3D cerebral tissue was mimicked by embedding the cerebral organoids and mast cells together in the Matrigel and then incorporating the membrane onto which the human endothelial cells were seeded into the system. Then, dynamic conditions were optimized with 3D CFD analysis and sedatives were applied to dynamic systems at appropriate concentrations. Inflammatory response and neurotoxic effect induced by sedatives were investigated by permeability test, immunofluorescence staining, qRT-PCR, WST-1, glutamate, and ELISA characterization tests. Thus, the neuronal, microglial, astrocyte, oligodendrocyte, and mast cells responses induced by propofol and midazolam, whose effects are not fully proven, have been revealed.