Ph Ve Sıcaklığa Duyarlı Nanokürelerin Kıkırdak Doku Mühendisliğinde Kullanımı

Abstract

Bilim ve teknolojideki gelişmeler insanların yaşam süresini uzatmaktadır. Uzun yaşam beraberinde dejeneratif hastalıklar ve yıpranan organlarla ilgili sorunları getirmektedir. Doku mühendisliği hasar görmüş ya da fonksiyonlarını yitirmiş organların tedavisi amacıyla hücre taşıyan biyobozunur malzemelerin tasarımlarını ve uygulanmalarını hedeflemektedir. Kıkırdak doku mühendisliğinde kullanılabilecek hücre kaynakları temelde kondrositler ve mezenşimal kök hücreleridir. Uygun büyüme faktörleri kullanıldığında, mezenşimal kök hücreleri kemik, kıkırdak, yağ ve kas gibi değişik dokulara dönüşebilmektedir. Bu çalışmada mezenşimal kök hücrelerin kıkırdak hücrelerinin kondrositlere dönüşmesi ve kıkırdak rejenerasyonunu başlatması sağlanmaya çalışılmıştır. Bu aşamada büyüme faktörlerinin tipi büyük önem taşımaktadır. Eklem kıkırdağının hasarlanması ve onarılması sırasında Insülin Benzeri Büyüme Faktörü - I (IGF-I), ve Transforming Büyüme Faktörü Beta1 (TGF-1) gibi bir çok büyüme faktörü salınmaktadır. Kıkırdak hücreleri üzerine TGF-1 eklenmesi kondrosit çoğalmasını teşvik etmekte, IGF-I ise 3 boyutlu in vitro kültürlerde kondrosit fenotipini artırmaktadır. Bu çalışmada bu iki büyüme faktörü ve hücreler ayrı ayrı PLGA temelli akıllı (responsif) hücre taşıyıcılar içine yüklenmiş ve pH ile sıcaklığa bağlı olarak birbirini izleyen zamanlarda salımları sağlanarak hücrelerin çoğalması ve farklılaşması sağlanmıştır. Yapılan deneyler sonunda IP ve IPTN ile birlikte bulunan hücrelerin, iskelet yapılar üzerinde kıkırdak farklılaşması açısından en iyi sonuçları verdiği gözlemlenmiştir. Böylece, büyüme faktörü yüklü nanokürelerin kıkırdak doku mühendisliğinde ciddi katkıları olabileceği görülebilmektedir.

The developments in science and technology prolong the life span of the human beings. Long life brings with it problems associated with degenerative diseases and worn out organs. Tissue engineering aims at repairing diseased or nonfunctional organs through the design and use of cell carrying biodegradable biomaterials. The cell sources available for cartilage tissue engineering are mainly chondrocytes and mesenchymal stem cells. Upon use of appropriate growth factors mesenchymal stem cells are known to differentiate into a variety of cells such as bone, cartilage, fat and muscle cells. In this study cartilage regeneration is planned through differentiation of mesenchymal stem cells. The proper choice of type of growth factor to be used is crucial. During the damage and repair of joint cartilage a variety of growth factors such as insulin-like growth factor I (IGF-I), and transforming growth factor beta1 (TGF-β1) are released. Introduction of TGF-β1 on chondrocytes increases cell proliferation and in 3D in vitro cultures IGF-I increases chondrocyte phenotype. In this study two growth factors and two different polymer types were introduced to PLGA based intelligent (responsive) cell carriers and their release were achieved to increase cell proliferation and differentiation. At the end of these experiments, it can be concluded that cells with IP and IPTN nanospheres could give the best results with respect to cartilage differentiation onto scaffolds. It thus appears that, usage of growth factor loaded nanospheres could have a serious contribution to cartilage tissue engineering.