Bioactive porous peg-peptide composite hydrogels with tunable mechanical properties
Mekanik özellikleri ayarlanabilir biyoaktif poroz peg-peptit kompozit hidrojellerin üretimi
- Tez No: 374357
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZGÜR GÜLER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Hücre davranışını ve hücre fonksiyonlarını düzenleyen mekanizmaların anlaşılması ve kontrol edilmesi amacıyla, hücrelerin doğal hücrelerarası matrisin ortamının yönlendirici özelliklerinin taklit edilmesi önem taşımaktadır. Doğal hücrelerarası matrisin yapısı ve biyolojik kompleksitesi üzerine yapılan çalışmalar hücrelerarası matrise ait üç tip kritik bilginin hücre davranışı üzerinde etkili olduğunu göstermiştir: (1) biyofiziksel özellikler (elastisite, sertlik), (2) biyokimyasal özellikler (biyoaktif peptit sinyalleri), ve (3) nanoyapı (nanofibriler yapı, porozite). Bu sebeple, günümüzde doku spesifik hücre davranışlarının yönlendirilmesi amacıyla gerçekleştirilen çalışmalar hücrelerarası matris ortamını taklit eden biyomalzemelerin geliştirilmesi üzerine odaklanmıştır. Biyomalzeme alanında en önemli yeniliklerden biri, kovalent kimya metotları kullanılarak biyoaktif peptit epitopları ile modifiye edilmiş sentetik polimer hidrojellerin geliştirilmesidir. Sentetik polimerler günümüzde doku mühendisliği alanında uygulama bulmalarına rağmen, bu malzemeler hücre mikro-ortamının oldukça basitleştirilmiş modelleri olarak kalmakta ve çok fonksiyonlu doğal hücrelerarası matrisin kompleks yapısını taklit edememektedirler. Bu çalışmada, bağımsız olarak ayarlanabilir biyokimyasal, mekanik ve fiziksel özelliklere sahip özgün bir polietilen glikol (PEG)-peptit nanofiber kompozit hidrojel sistemi geliştirilmiştir. Geliştirilen kompozit hidrojel sistemi polimer yapısında herhangi bir kimyasal modifikasyona gerek duyulmaksızın sentetik ESM analoglarının üretimine olanak sağlamaktadır. Biyoaktivite ve porozitenin sağlanması için herhangi bir kovalent konjugasyon metodu kullanılmaması sayesinde üretilen hidrojellerin özellikleri birbirinden etkilenmeksizin çok yönlü olarak modifiye edilebilmektedir. Kendiliğinden biraraya gelen peptit nanofiberlerin, foto-polimerizasyon yöntemi ile çapraz bağlanan polimer ağı ile karıştırılması, porlu hidrojel sistemlerinin oluşturulmasını sağlamıştır. Elde edilen porlu yapılar basit bir şekilde peptit amfifil moleküllerinin amino asit dizilimleri değiştirilerek biyoaktif sinyallerle fonksiyonalize edilebilmektedir. Ayrıca oluşan kompozit sistemin mekanik özellikleri polimer konsantrasyonu değiştirilerek kolayca ayarlanabilmektedir. Sonuç olarak, üretilen çok fonksiyonlu PEG-peptit kompozit iskeleler doğal hücrelerarası matrisi taklit eden, özellikleri ayarlanabilir biyomalzeme platformları alanında önemli bir eksikliği giderebilecektir. Elde edilen bu sistem, iki boyutlu (2D) ve üç boyutlu (3D) ortamlarda hücrelerarası matris benzeri kompleks faktörlerin hücre davranışını ve doku oluşumunu nasıl etkilediğinin araştırılması için kullanışlı bir araç olarak işlev görebilir.
Özet (Çeviri)
Mimicking the instructive cues of native extracellular matrix (ECM) is fundamental to understand and control the processes regulating cell function and cell fate. Extensive research on the structure and biological complexity of ECM has shown that three types of critical information from the ECM have influence on cellular behaviour: (1) biophysical properties (elasticity, stiffness), (2) biochemical properties (bioactive peptide epitopes of ECM molecules), and (3) nanoarchitecture (nanofibrillar structure, porosity) of ECM. Recent efforts have therefore focused on the construction of ECM mimetic materials to modulate tissue specific cell functions. Advances in biomaterial platforms include artificial ECM mimics of peptide conjugated synthetic polymer hydrogels presenting bioactive ligands produced with covalent chemistry. These materials have already found application in tissue engineering, however, these biomaterial platforms represent oversimplified mimics of cellular microenvironment and lack the complexity and multifunctional aspects of native ECM. In this work, we developed a novel polyethylene glycol (PEG)-peptide nanofiber composite hydrogel system with independently tunable biochemical, mechanical and physical cues that does not require any chemical modification of polymer backbone to create synthetic ECM analogues. This approach allows non-interacting modification of multifactorial niche properties (i.e. bioactive ligands, stiffness, porosity), since no covalent conjugation method was used to modify PEG monomers for the incorporation of bioactivity and porosity. Combining the self-assembled peptide nanofibers with crosslinked polymer network simply by facile mixing followed by photo-polymerization resulted in the formation of porous hydrogel systems. Resulting porous network can be functionalized with desired bioactive signalling epitopes by simply altering the amino acid sequence of peptide amphiphile molecules. In addition, the mechanical properties of the composite system can be precisely controlled by changing the PEG concentration. Ultimately, multifunctional PEG-peptide composite scaffolds reported in this work, can fill a critical gap in the available biomaterials as versatile synthetic mimics of ECM with independently tunable properties. Such a system could provide a useful tool allowing the investigation of how complex niche cues interplay to influence cellular behaviour and tissue formation both in 2D and 3D platforms.
Benzer Tezler
- Development of clinoptilolite/poly ε-caprolactone -poly ethylene glycol - poly ε-caprolactone triblock copolymer based scaffolds for bone tissue engineering
Kemik doku mühendisliği için klinoptilolit/poli ε-kaprolakton – poli etilen glikol – poli ε-kaprolakton triblok kopolimer tabanlı hücre taşıycılarının geliştirilmesi
AHMET ENGİN PAZARÇEVİREN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMühendislik Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞEN TEZCANER
DOÇ. DR. DİLEK KESKİN
- Physicochemical characteristics of silicananoparticles tailored for nanomedicine
Başlık çevirisi yok
DİDEM ŞEN KARAMAN
- Ti-nb esaslı alaşımların implant uygulamaları için gözenekli üretim ve biyoaktif kaplama ile özelliklerinin geliştirilmesi
Improving the properties of ti-nb based alloys with porous production and bioactive coating for implant applications
EREN YILMAZ
Doktora
Türkçe
2019
Metalurji MühendisliğiSakarya Uygulamalı Bilimler ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FEHİM FINDIK
PROF. DR. HAMİT ÖZKAN GÜLSOY
- Simvastatin loaded porous hydroxyapatite based microcarriers for bone tissue engineering
Kemik doku mühendisliği uygulamalarına yönelik simvastatin yüklü gözenekli hidroksiapatit temelli mikrotaşıyıcılar
MERVE GÜLDİKEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞEN TEZCANER
PROF. DR. CANER DURUCAN
- Development of dual-functional bioactive hydrogels for nerve tissue damage
Sinir doku hasarı için çift fonksiyonlu biyoaktif hidrojellerin geliştirilmesi
İLEYNA SEVDE ÜVAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
BiyoteknolojiAcıbadem Mehmet Ali Aydınlar ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜL GÖK