Development and characterization of peptide nanofibers for cartilage regeneration

Artiküler kıkırdak dokusu sürekli olarak tekrarlayan kompresif strese maruz kalan fakat küçük boyutlu yaralanmalarda dahi kendini yenileyemeyen bir dokudur. Kıkırdak dokusu yoğun hücrelerarası matrise ve sınırlı sayıda kondrosit hücresine sahip bir dokudur. Doku genelinde kan ya da lenf damarları bulunmamakta ve herhangi bir enflamasyon durumunda dokuya projenitör hücre girişi olmamaktadır. Bunun yanında, yeni dokunun oluşmasını sağlayacak tek hücre tipi olan kondrosit hücreleri kıkırdak dokusunun daha derinlerinde kıkırdak kemik sınırına yakın olarak bulunmakta ve yoğun hücrelerarası matristen dolayı hasar bölgesine göç edememektedir. Bundan dolayı günümüzde uygulanan ve küçük boyutlu hasarlarda acıyı ortadan kaldıran ancak kısa süreli çözüm olabilen tedavi yöntemlerine rejenerasyonla cevap verememektedir. Ağır kıkırdak hasarları ise doku transferini gerektirmekte fakat otograft olarak bağışlanacak kıkırdak dokusu azlığı nedeniyle herkese uygulanamamaktadır. Mikrokırık ve otolog kondrosit implantasyonu günümüzde uygulanan rejenerasyon amaçlı hücre terapisinin kullanıldığı yöntemlerdir. Fakat bu yöntemler sonucu oluşan kıkırdak dokusu fonksiyonel doku olan hiyalin kıkırdak değil zamanla dejenere olan fibröz kıkırdak dokudur. Bu sebeplerle uzun vadeli etkili çözüm üretebilecek biyobozunur iskele ve otolog hücrelerin kullanıldığı çalışmalar önem kazanmaktadır. Bu tezde, kıkırdak hücrelerarası matrisinin önemli bileşenlerinden olan glikozaminoglikan moleküllerin taklit eden malzemeler geliştirilmiş ve bu malzemelerin in vitro ortamda kıkırdak farklılaşmasını desteklediği gösterilmiştir. İn vitro deneyleri takip eden in vivo deneylerde, biyoaktif peptit nanofiber sistemler kıkırdak doku hasarı tamiri yetisi bakımından tavşan osteokondral hasar modelinde test edilmiştir. Yeni oluşan dokunun yapısal ve mekanik özellikleri ve çevresindeki doku ile entegrasyonu içerdiği hücrelerarası matrisin niteliğine ve miktarına bağlıdır. Hasar bölgesinde biyoaktif peptit nanofiberlerle sağlanan sinyaller, hücrelerin üreteceği ektraselüler matrisin niteliğini belirlemiştir. İn vitro çalışmada gözlendiği üzere glikozaminoglikan benzeri peptitler hücrelerin farklılaşmasını ve bunu takiben kıkırdak dokusunun temel bileşenleri olan kollajen II ve agrekan moleküllerinin sentezini tetiklemiştir. İn vivo çalışmamızda da hasarlı kıkırdak bölgesinde peptit nanofiberler yardımıyla kollajen II ve agrekan molekülleri bakımından zengin hiyalin kıkırdak dokusu üretimi gözlenmiştir.