Towards generation of ß-tcp scaffold based osteogenic niches in microfluidic bioreactors

Geleneksel kemik doku mühendisliği (BTE) uygulamaları genellikle terapötik çözümler geliştirmeyi amaçlamaktadır. Bu çabaların çoğu, optimum sonuçlar sağlamak için biyomalzemelerin geliştirilmesi üzerine yoğunlaşmaktadır. Bununla birlikte, kemik doku mühendisliği biyomalzemelerinin biyolojik özellikleri in vivo sistemleri taklit etmede tek başına yetersiz kalmaktadır. Bu alandaki sorunların çoğu biyolojik dokuları taklit edecek sistemlerin başarısız olmasından kaynaklanmaktadır. Bu nedenle, in vivo ortamların taklidini sağlayabilen ve osteojenik ortamın değişen davranışları hakkında bilgi sağlayabilen fizyolojik olarak uygun bir sistem ihtiyacı oluşmuştur. Bu çalışmada, kemik rezorpsiyonu / sekresyonu gerçekleştirebilen fonksiyonel bir osteojenik niş modelinin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bunu başarmak için, uyarlanmış ß-trikalsiyum fosfat seramik biyomalzemeler, mikroakışkan biyoreaktörler ve öncül fare kemik iliği hücreleri kullanılmıştır. Dinamik ko-kültür yöntemlerine dayanan tez, dinamik araçlar kullanarak in vivo benzeri bir mikro-ortam sağlarken osteojenik nişin işlevselleştirilmesi için daha basit ve güçlü bir yaklaşımı da tartışmaktadır. Geliştirilen platform, farklı biyoreaktör türlerine uygulanabilen, değişken gözeneklilik yüzdeleri ve farklı geometrilerde üretilmiştir. Malzeme karakterizasyon yöntemleri ile üretilen iskele kemiğe benzerlik açısından analiz edilmiştir. Osteojenik nişi oluşturmak amacıyla öncül fare kemik iliği hücreleri kullanılmıştır. Hücrelerin kemik iliğinden izolasyonu akış sitometrisi ile belirlenmiş, farklılaşma kapasiteleri ise alizarin kırmızısı boyaması ile doğrulanmıştır. Daha sonra iskelelere ekilen hücreler mikroakışkan bir sistemde dinamik kültür koşullarında kültür edilmiştir. 21 günlük kültür sürecinden sonra hücre dışı matrisin iskele hacmi boyunca salgılandığı görülmüştür. Osteojenik nişi oluşturan osteoblast ve osteoklast hücrelerinin farklılaşması ALP, osteokalsin ve cathepsin-k proteinlerinin artışı ile doğrulanmıştır.