Titanyum dioksit nanotüp kaplı mikropürüzlü yüzeylerde mezenkimal kök hücre aktivitesinin değerlendirilmesi
Evaluation of mesenchymal stem cell activity on microrough nanotubular titanium dioxide surfaces
Yazar: MUSTAFA RAMAZANOĞLU
Danışman: PROF. DR. OSMAN GÜMRÜ
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Ağız, Diş, Çene Hastalıkları ve Cerrahisi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Diş Hekimliği = Dentistry

Özet:
Son yıllarda, titanyum yüzeylerde basit bir anodizasyon işlemi ile nanotübüler yapıların üretilebilceğini gösteren yeni bir metod tarif edilmiştir. Bazı çalışmalar, bu nanotübüler yüzeylerde kültüre edilen hücrelerin, konvansiyonel düz yüzeylere göre daha fazla bağlanma, çoğalma, alkalen fosfataz (ALP) sentezi ve kemik matriks üretimi sağladıklarını göstermişlerdir. Fakat, ideal bir implant yüzeyi kemiği taklit eder nitelikte hem mikopürüzlü hem de nanopürüzlü özelliklere sahip olmalıdır. Bu hipotezi test etmek için, sıçan kemik iliği kaynaklı mezenkimal kök hücreleri 14 gün boyunca altı farklı titanyum yüzeyde (düz, pürüzlü, nanotübüler düz, nanotübüler pürüzlü, anataz nanotübüler düz, anataz nanotübüler pürüzlü) kültüre edilmiştir. Titanyum yüzeylerin karakterizasyonu, SEM, mikroraman analizi, optik profilometre ve su temas açısı ölçümleri ile gerçekleştirilmiştir. Nanotübüler yüzeylerde hücre canlılığı ve çoğalması MTS tahliliyle, ALP aktivitesi p-nitrofenil fosfat sübstrat sistemiyle değerlendirilmiştir. Hücre morfolojisi ve yayılımının değerlendirmesi ise SEM görüntülemesi sayesinde gerçekleştirilmiştir. İstatistiksel farkların varlığı, parametrik olarak tek yollu değişinti analizi (ANOVA), takiben Tukey testi yardımıyla değerlendirilmiştir. Datalar arasında, p?0.05 değeri istatistiksel olarak anlamlı kabul edilmiştir. Bulgular doğrultusunda, nanotüplerin anataz kristal yapısının mezenkimal hücrelerin çoğalması üzerine anlamlı etkisi olduğu sonucuna varılmıştır. Mikropürüzlülüğün ise hücre çoğalması üzerine anlamlı bir etkisi gözlenmemiştir. Fakat, mikropürüzlüğün mezenkimal hücrelerin osteojenik cevaplarında çok önemli olduğu bulunmuştur. Bu sebeple, yeni implant yüzeylerinin tasarımında ,mikropürüzlülük ve nanopürüzlülüğün kombinasyonun, çok önemli olabileceği düşünülmüştür.

Abstract:
In recent years, a new method has been described to fabricate nanotubular structures on titanium surfaces with a simple anodization procedure. Several studies have shown that cells cultured on nanotubular surfaces exhibit higher adhesion, proliferation, ALP activity and bone matrix deposition compared to those grown on conventional flat titanium surfaces. However, an ideal implant surface must have both microrough and nanorough properties mimicking the natural bone. To test this hypothesis, rat bone marrow derived mesenchymal stem cells were cultured for 14 days on different six titanium surfaces (plain, microrough, nanotubular plain, nanotubular microrough, anatase nanotubular plain, anatase nanotubular microrough). Characterization of titanium surfaces were performed using SEM, microraman analysis, optic profilometer and water contact angle measurements. MTS assay was used to determine the cell proliferation and viability on the nanotubular surfaces. The ALP activity was determined using p-nitrophenyl phosphate substrate system. For the evaluation of cell distribution and morphology, a SEM analysis was performed. Statistical data was carried out by one-way analysis of variance (ANOVA), followed by Tukey?s test. Differences were considered statistically significant at p<0.05. From our findings we concluded that the anatase crystal structure of nanotubes had an significant effect on the proliferation of mesenchymal cells. The microroughness didn?t have a significant effect on proliferation of cells. However, the microroughness was found to be very important on the osteogenic responses of mesenchymal cells. The combination of microroughness and nanoroughness could be very important in designing new implant surfaces.