Altın nanopartiküller ile dekore edilmiş nanofiberlerde uyarıcı faktörlerin nörit uzaması üzerine etkisi
Effect of stimulating factors on neurite outgrowth on gold nanoparticles decorated nanofibers
Yazar: ÜLKÜ SELCEN DEMİR
Danışman: PROF. DR. KEZBAN ULUBAYRAM
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Sinir büyüme faktörleri = Nerve growth factors

Özet:
Nöronal hücrelerin aksonal uzaması sinir doku mühendisliğinin en önemli konusudur. Bu anlamda yönlendirilmiş nanofiberler, hücrelere kılavuzluk etmeleri sayesinde, nörit gelişiminin yönlendirilmesinde önemli rol üstlenirler. Son yıllarda yapılan çalışmalarda, nörit uzamasını uyarıcı çeşitli faktörlerin etkisi üzerine odaklanılmıştır. 
Bu çalışmanın ana hedefi yönlendirilmiş poliüretan nanofiberlerin altın nanopartiküller ile modifiye edilmesi ve bu yapılar üzerinde kültür edilen hücrelerde (PC12 ve B35) nörit uzamasına nanotopografyanın, biyolojik (Sinir Büyüme Faktörü, NGF) ve elektriksel uyarımların sinerjik etkisinin incelenmesidir. Bu amaç doğrultusunda ortalama 519 nm çapında, düzgün ve homojen morfolojiye sahip yönlendirilmiş poliüretan nanofiberler üretilmiştir. Daha sonra "çekirdek-büyütme" yöntemi ile ortalama çapı yaklaşık 50 nm olan altın nanopartiküller sentezlenmiş ve elektrostatik etkileşimlerle nanofiber yüzeylere dekore edilmiştir. İskelelerinin üretimini takiben, PC12 hücreleri sadece NGF veya NGF ile elektriksel uyarımın beraber uygulandığı koşullarda iskeleler üzerinde kültüre edilmiştir. Elektriksel uyarım için kare formunda, 100 mV büyüklüğe ve 10 ms dalga genişliğine sahip gerilim günde 1 saat olmak üzere 4 gün boyunca uygulanmıştır. 
Altın nanopartiküller ile modifiye edilmiş düzenli nanofiberlerin hücrelerin tutunmasını artırdığı ve nörit uzamasının fiber yönünde olduğu bulunmuştur. Immünositokimya sonuçları NGF stimülasyonunun aksonal uzamaları yaklaşık 190 µm'ye kadar artırdığını göstermiştir. En iyi aksonal uzamanın, NGF ve elektriksel uyarımların beraber uygulandığı koşullarda elde edildiği ve bu uzamanın yaklaşık 268 µm olduğu tespit edilmiştir. 
Sonuç olarak, altın nanopartikül kaplı yönlendirilmiş fiber yüzeylerin sağladığı avantajla birlikte NGF ve elektrik stimülasyonunun sinerjik etkisi nörit geliştirmiştir.

Abstract:
Axonal elongation of neuronal cells is the most important subject considered in nerve tissue enginering. In this regard, cell guiding aligned nanofibers play an important role in directing of neurite outgrowth. In recent years, studies have been focused on different stimulating factors to promote neurite outgrowth.
The main objective of this study is to fabricate aligned polyurethane nanofibers decorated with gold nanoparticles and investigate the synergistic effect of nanotopography, biological (Nerve Growth Factor, NGF) and electrical stimulation on neurite outgrowth of cultured cells (PC12 and B35). For this purpose, aligned polyurethane nanofibers with average diameter of 519 nm were fabricated with smooth and uniform morphology. Then gold nanoparticles with the average diameter of ~50 nm were synthesized by "seeding-growth" method and decorated on nanofibers by electrostatic interactions. Following scaffold production, PC12 cells were cultured scaffolds on which either NGF alone or combined with electrical stimulation were exposed. For electrical stimulation, square waveform with voltage of 100 mV and wave width of 10 ms was applied to cells for 1h per day for 4 days. 
It was found that the decorated scaffolds with gold nanoparticles increased cells adhesion and neurites orientation along the direction of nanofibers. Results of immunocytochemical tests demonstrated that NGF increased axonal elongation up to 190 µm. The best results were achieved with combined NGF and electrical stimulation, so that axonal elongation was increased to 268 µm.
As a conclusion, NGF and electrical stimulation together with taking the advantage of gold nanoparticle decorated aligned nanofibers enhanced neurite outgrowth.