Sert doku onarımı için üç-boyutlu polimer-biyoseramik yapıların geliştirilmesi ve hücre kültürlerinde kullanımı
Development of three-dimensional polymer-bioceramic structures for hard tissue repair and their use in cell cultures
Yazar: ESRA BAYKAN
Danışman: PROF. DR. YAŞAR MURAT ELÇİN
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Biyokimya = Biochemistry

Özet:
Bu çalışmada poli(ε-kaprolakton)/β-trikalsiyum fosfat (PCL/β-TCP) kompozitinden hazırlanan üç boyutlu
poröz silindirik iskelelere sıçan kemik iliği mezenkimal kök hücrelerinin (MKH) tohumlanmasıyla elde
edilen hücre-malzeme yapılarının kemik dokuyu oluşturma potansiyelleri in vitro ve in vivo ortamlarda
incelendi. Elektroeğirme yöntemi ile hazırlanan PCL/β-TCP kompozit membranlar X-ışınları
kromatrografisi (XRD), diferansiyel taramalı kalorimetri (DTA), fourier transform infrared spektroskopi
(FTIR) ve taramalı elektron mikroskopu (SEM) ile karakterize edildi. Karakterize edilen kompozit
membranlardan hazırlanan üç boyutlu silindirik iskelelere MKH'ler statik şartlarda tohumlandı. Hücreiskele
yapıları 4 hafta boyunca osteojenik besi yeri ile kültüre edildi. Histokimyasal ve biyokimyasal
analizler, sıçan kemik iliği MKH'lerinin osteojenik farklılaşmasını ikinci haftadan itibaren iskele
içerisinde hücre dışı matriks yapılarının yoğun bir şekilde mineral oluşturmaya başladığını göstererek
doğrulamıştır. Çalışmanın in vivo kısmında, hücre-malzeme yapıları 7 gün kültüre edildikten sonra Wistar
sıçanların epigastrik groin fasiya bölgesine subkutan olarak 6 aylık bir süreç için implante edildi. Ektopik
kemik benzeri yapının oluşumu bilgisayarlı tomografi (CT), konfokal mikroskopi (KLM), SEM ve
histokimya kullanılarak takip edildi. Elde edilen sonuçlar MKH içeren biyomimetik 3B polimer-seramik
yapıların, in vitro ve in vivo ortamlarda Wistar cinsi sıçanlarda yeni kemik oluşumunu desteklediğini
göstermiştir.

Abstract:
In this study, the osteogenic potential of rat bone marrow mesenchymal stem cells (rBM-MSCs) on a
biomimetic poly(ε-caprolactone)/β-tricalcium phosphate (PCL/β-TCP) composite scaffold composed of
parallel concentric fibrous membranes was evaluated in vitro and in vivo. PCL/β-TCP composite
membranes were prepared by electrospinning and characterized by X-ray diffraction, differential
scanning calorimetry, fourier transform-infrared spectroscopy and scanning electron microscopy (SEM).
rBM-MSCs were seeded on three dimensional multispiral scaffolds prepared by assembly of composite
membranes. The cell-scaffold constructs were cultured in osteogenic medium for 4 weeks. Histochemical
studies and biochemical assays confirmed the osteogenic differentiation of rBM-MSCs inside the scaffold
by documenting the dense mineralized extracellular matrix formation starting from the second week of
culture. In the in vivo part of the study, cell-scaffold constructs pre-cultured for 7 days were implanted
subcutaneously into the epigastric groin fascia of Wistar rats for duration of 6 months. Ectopic bonetissue
like formation was documented by using computerized tomography (CT), confocal laser
microscopy (CLM), SEM, and by histochemistry. In vivo findings indicated that the biomimetic
multispiral scaffold seeded with rBM-MSCs, supports the ectopic formation of new bone tissue in Wistar
rats.