Osteojenik farklılaşmayı tetikleyen çok işlevli kendiliğinden yapılanan peptit hidrojellerin geliştirilmesi
Development of multifunctional self-assembled peptide hydrogels that trigger osteogenic differentiation
Yazar: OĞUZHAN GÖKMEN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ OZAN KARAMAN
İzmir Katip Çelebi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Kemik, kendiliğinden iyileşen ve skar dokusu olmadan yenilenebilen bir doku olmasına rağmen, bu rejenerasyon her zaman tam olarak gerçekleşmez. Büyük defektlerde ve çok parçalı kırıklarda kemiğin yenilenme kapasitesi yetersiz olabilir. Bu gibi durumlarda, kemik defektinin çeşitli materyallerle doldurulması, kemik iyileşmesini tetikleme ve bu süreçte yapısal ve mekanik destek sağlama açısından büyük öneme sahiptir. Doğada bulunan aminoasitlerin yanı sıra, sentetik amino asitler kullanılarak birçok peptit kimyasal sentez yöntemleri ile kolayca oluşturulabilir. Peptitleri oluşturan amino asitlerin çeşitliliği, çok farklı fiziksel ve kimyasal peptit yapılarının edinilmesini sağlar ve bu da geniş bir uygulama yelpazesi elde etmeyi mümkün kılar. Peptit kimyasının bu zenginliği sayesinde, hidrojel oluşturabilen peptitlerin çalışma alanları gittikçe artmaya başlamıştır. Bu çalışmada kütlece farklı oranlardaki fonksiyonel epitoplar ile modifiye edilmiş  kendiliğinden yapılanabilen peptit hidrojellerin mekanik özellikleri, hücre canlılığı ve osteojenik farklılaşma üzerinde etkisi araştırılmıştır. Kendiliğinden yapılanan peptit hidrojellerin karakterizasyonu için; degredasyon süreleri, reolojik özellikleri ve yüzey yapısı incelenmiş ve sonuç doğrultusunda tüm gruplarda kendiliğinden yapılanma ve nanofiber oluşumu gözlemlenmiştir. Osteojenik farklılaşmanın incelenmesi için değerlendirilen Alkalin fosfataz (ALP) aktivitesi ve kalsiyum miktarını beş tekrarlı glutamik asit barındıran KLD-O2 grubunun Biogelx, KLD ve KLD-O1  gruplarına kıyasla daha fazla arttırdığını göstermiştir. Yapılan canlılık deneylerinde hiçbir grubun sitotoksik etki yaratmadığı KLD-O2  grubunun diğer gruplara kıyasla hücre sayısında artış gösterdiği belirlenmiştir. Sonuç olarak gruplar arasında kıyas yapıldığında en etkin değerlerin KLD-O2 grubunda olduğu, KLD-O2 grupları arasında kıyaslama yapıldığında ise en etkin değerin %2'lik KLD-O2 grubunda olduğu sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Although bone is a self-healing tissue that can be regenerated without scar tissue, this regeneration does not always occur completely. Bone regeneration capacity may be insufficient in large defects and multi-part fractures. In such cases, filling the bone defect with various materials is of great importance for triggering bone healing and providing structural and mechanical support in this process. In addition to the amino acids found in nature, many peptides can be readily formed by chemical synthesis methods using synthetic amino acids. The diversity of amino acids that make up the peptides allows for the acquisition of very different physical and chemical peptide structures. This makes it possible to obtain a wide range of applications. Thanks to this richness of peptide chemistry, the working range of the hydrogel-forming peptides is gradually increasing. In this study, the effect of self-assembled peptide hydrogels modified with massively different functional epitopes on mechanical properties, cell viability and osteogenic differentiation was investigated. For the characterization of self-assembled peptide hydrogels; The degredation times, rheological properties and surface structure were examined and in accordance with the results, self-structuring process and nanofiber formation were observed in all groups. It has shown that the alkaline phosphatase (ALP) activity and calcium amount evaluated for the examination of osteogenic differentiation increased the amount of calcium in five replicated glutamic acid groups more than Biogelx, KLD and KLD-O1 groups. In the viability experiments, it was determined that no group caused cytotoxic effect and the KLD-O2 group increased the number of cells compared to other groups. As a result, when the comparison was made between the groups, it was concluded that the most effective values were in the KLD-O2 group, and when the comparison was made between the KLD-O2 groups, the most effective value was in the 2% KLD-O2 group.