Bioactive peptide nanofibers for bone tissue regeneration

Günümüzde kemik hastalıklarında, kırıklarda, enfeksiyonlarda veya tümorlü dokuların cerrahi olarak alınmasından sonra oluşan boşluklarda, kemik doku rejenerasyonunun ve tamirinin sağlanmasında klinik aşamada zorluklar yaşanmaktadır. Biyomineralizasyon, canlı organizmaların gerçekleştirdiği mineralizasyon işlemidir. Glikozaminoglikanlarin biyomineralizasyonda da önemli olduğu ve biyomineralizasyonda görevli büyüme faktörlerinin işlevini arttırdığı bilinmektedir. Bu tez çalışmasında, sentetik biyoaktif peptit nanofiberlerden oluşan yapay hücrelerarası iskelelerin osteojenik farklılaşmaya, biyomineralizasyona ve kemik rejenerasyonuna olan etkileri in vitro ve in vivo koşullarda incelenmiştir. İlk kısımda, kemik dokusunun yapısı, kemik rejenerasyonu gerektiren klinik vakalar ve kemik doku mühendisliğinin prensipleri hakkında bilgi verilmiştir. Ayrıca, kemik rejenerasyonu stratejilerinden bahsedilerek, peptit amfifil molekülleri ve kendiliğinden bir araya toplanma özellikleri üzerinde durulmuştur. İkinci kısımda, kemik doku oluşumunda biyomineralizasyonun biyomimetik malzemeler kullanılarak hızlandırılması hedeflenmiştir. Bu amaçla peptit nanofiberlerden oluşan, hücrelerarası matrisi taklit eden sentetik malzemeler kullanılmıştır. Bu nanoyapılardan oluşan ortam, yapay hücrelerarası yapıyı oluşturmuş ve hem malzeme-hücre hem de malzeme-protein etkileşimleri sağlayarak biyomineralizasyon mekanizmasına destek olmuştur. Üçüncü kısımda, osteoindüktif peptit amfifil nanoyapılar üzerindeki kök hücrelerin osteojenik farklılaşması araştırılmıştır. Bu kapsamda, peptit nanofiberler üzerinde kemik hücresine doğru farklılaşan mezenkimal kök hücrelerin belirli zamanlardaki osteojenik farklılaşması incelenmiştir. Dördüncü bölümde, kemik dokusunun doğal ortamında görülen biyomineralizasyon mekanizması sentetik peptit nanofiberler üzerinde taklit edilmiş ve bu sistemin osteoblast benzeri hücrelerin osteojenik farklılaşması üzerindeki etkileri incelenmiştir. Beşinci kısımda, dentin fosfoprotein yapısını ve fonksiyonunu taklit etmesi amacıyla dentin mimetik peptit amfifil molekülü (SpDSp-PA) tasarlanmıştır. Ayrıca, bu sistemin hidroksiapatit birikimi ve osteoblast benzeri hücrelerin biyomineralizasyon kapasiteleri üzerindeki etkileri incelenmiştir.