Development of bioinspired hydrogel culture systems for in vitro recapitulation of 3d tumor microenvironment
Üç boyutlu tümör mikroçevresi'nin rekapütilasyonu için biyo-esinlenmiş hidrojel kültür sisteminin geliştirilmesi
- Tez No: 973671
- Danışmanlar: DOÇ. DR. AHMET ACAR, DR. ÖĞR. ÜYESİ ALTUĞ ÖZÇELİKKALE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Kimya, Biyoloji, Bioengineering, Chemistry, Biology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Tümör mikroçevresi (TME), doku yapılarının ana bileşeni olan hücre dışı matriksin (ECM), tümör gelişimi sırasında hem biyomekanik hem de biyokimyasal değişikliklerle modifiye edilmesine dayanmaktadır. Hücre dışı matriksin taklit edilmesi, modern biyomedikal ve translasyonel araştırmalarda kritik bir rol oynamaktadır. Hayvansal kökenli biyomalzemeler, hem hayvanlardan elde edilmeleri gerektiği için hem de TME'nin aşağıdan yukarıya, yüksek hassasiyetli bir şekilde taklit edilmesinde hızlıca sınırlara ulaştıkları için ayarlanabilirlik ve tekrarlanabilirlik açısından sınırlıdır. Bu kısıtlamanın aşılması için sentetik ve/veya doğal biyomalzemelerin birleştirilmesiyle geliştirilen matrisler, 3B doku mühendisliği yaklaşımlarının bir sonraki nesli haline gelmiştir. Bu tez, biyomekanik ve biyokimyasal özelliklerin ayarlanabilirliği ile TME'yi taklit edecek hidrojel sistemlerini tasarlamayı ve optimize etmeyi, hücrelerin hayatta kalmasını, proliferasyonunu destekleyen ve 3B yapılar oluşturan küremsi hücre topluluklarının (sferoidler) oluşumu gibi 3B hücre kültürü yöntemlerinde uygulanabilir hale getirmeyi amaçlamaktadır. Ayrıca, 3B kültürde yaygın olarak kullanılan ticari hayvan kökenli biyomalzemelere olan bağımlılığı azaltacak veya ortadan kaldıracak hidrojel sistemleri geliştirmek de hedeflenmiştir. Bu doğrultuda iki yaklaşım denenmiştir: biri tek başına veya kollajen ile birlikte kullanıldığında (birbirine geçen ağ yapısı oluşturarak) iyonik çapraz bağlanma yoluyla sodyum aljinata odaklanmış, diğeri ise fonksiyonelleştirme için tiyol gruplarıyla modifiye edilmiş jelatin ile birlikte kovalent çapraz bağlanmaya dayalı PEG4MAL sistemine odaklanmıştır. Geliştirilen bu hidrojel sistemlerinin, meme kanseri ve ilişkili stromal hücrelerin proliferasyonunu desteklediği, sertliği değiştirilebilen bir sferoid üretim platformu olarak kullanılabildiği ve atorvastatin ilaç taramalarında mikroçevresel ipuçlarının etkisinin araştırılmasına olanak sağladığı görülmüştür. Buna ek olarak, statinlerle yapılan yeniden konumlandırma (repurposing) çalışmalarının hâlâ oldukça sınırlı olması nedeniyle, 3B hidrojel sistemlerinde deneyler yürütülmüş ve atorvastatinin meme kanseri sferoidleri üzerinde etkili olduğu gözlemlenmiştir.
Özet (Çeviri)
The tumor microenvironment (TME) is based on the modification of the extracellular matrix (ECM), the main component of tissue structures, including both biomechanical and biochemical modifications during tumorigenesis. Mimicking the extracellular matrix plays a crucial role in modern biomedical and translational research. These animal-derived biomaterials are limited in their tunability and reproducibility, both because their use requires harvesting from animals and because they quickly reach their limits when using bottom-up, high-precision mimicry of the TME. To overcome this limitation, engineered matrices by combining synthetic and/or natural biomaterials have become the next generation of 3D tissue engineering approaches. This thesis aims to design and optimize hydrogel systems to mimic the TME with the tunability of biomechanical and biochemical properties for implementation into 3D cell culture methods, such as spheroid formation, via supporting cell survival, proliferation, and creating 3D structures. As well as to develop 3D hydrogel systems that reduce or eliminate reliance on typical commercially available animal-based biomaterials that have been used for 3D culture. Efforts have been made to incorporate two approaches, one focused on sodium alginate (ionic cross-linking) by itself or in combination with collagen (resulting in an interpenetrating network) and another focused on PEG4MAL (covalent crosslinking) with thiolated gelatin for functionalization. These developed hydrogel systems showed that they support proliferation of breast cancer and related stromal cells, can be used as a spheroid generation platform with changing stiffness, and allow investigation of the effect of microenvironmental cues in atorvastatin drug screening. In addition, since repurposed drug studies with statins are still very limited, we carried out experiments in 3D hydrogel systems and observed that atorvastatin was effective against breast cancer spheroids.
Benzer Tezler
- Peptide-based bioinspired functional materials
Peptit bazli biyoesinlenilmiş fonksiyonel malzemeler
OYA İLKE ŞENTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Biyoteknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
YRD. DOÇ. AYŞE BEGÜM TEKİNAY
DOÇ. MUSTAFA ÖZGÜR GÜLER
- Metabolit tayinine yönelik biyoesinlenmiş nanomalzemelerin geliştirilmesi ve uygulamaları
Development and applications of bioinspired nanomaterials for metabolite detection
ERDOĞAN ÖZGÜR
Doktora
Türkçe
2016
BiyokimyaHacettepe ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADİL DENİZLİ
DOÇ. DR. LOKMAN UZUN
- Ftalosiyanin-kuantum dot konjugatların eldesi ve elektrokimyasal uygulamaları
Phthalocyanine and heteroatom‐doped carbon quantum dots conjugate: synthesis and electrochemical investigation
BAŞAK GİZEM KARAHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ÖZÇEŞMECİ
- Development and implementation of novel flow control techniques for nonslender delta wings
Düşük ok açılı delta kanatlar için yenilikçi akış kontrol yöntemleri geliştirilmesi ve uygulaması
ALPER ÇELİK
Doktora
İngilizce
2017
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET METİN YAVUZ
- Numerical and experimental investigation of bioinspired soft robotic actuator that creates vacuum
Tasarımında doğadan esinlenilmiş ve vakum kuvveti yaratabilen yumuşak robotik aktüatörün nümerik ve deneysel incelenmesi
UMUT SERDAR ÇİVİCİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ZEYNEP PARLAR