Osteo-mimetik kültür ortamı tasarımı ile kemik iliği mezankimal kök hücrelerinin osteojenik farklılaşma kapasitesinin artırılması

Travma, kırıklar, bulaşıcı hastalıklar veya tümörler, iyileşmesi zor olan kemik kusurlarına neden olabilir. Çeşitli kemik hasarlarının tedavisi için doku mühendisliği çalışmalarında yüksek gözeneklilik oranına sahip, biyouyumlu yapay kemik iskelelerinin kullanımı tercih edilen bir yöntemdir. Üç boyutlu (3B) yapay kemik doku iskeleleri, hücrelerin osteojenik farklılaşması ve dokulaşması için uygun bir destek ortamı sağlayarak doğal kemik yapısının taklit edilmesine olanak tanımaktadır. %1 kollajen, %1 hiyalüronik asit ve %0,1 kondroitin sülfat polimer kompozitlerinin biyomimetik yaklaşımla yapay vücut sıvısı (SBF) çözeltisi içerisinde hidroksiapatit minerali ile kaplanması sonucunda kolajen/hiyalüronik asit/kondroitin sülfat-hidroksiapatit (KOL/HYA/KS-HA) polimer-seramik kompozit yapı iskelelerinin geliştirilmesi ve mezenkimal kök hücreler (MKH) kullanılarak kemik dokusu oluşturma yeteneklerinin belirlenmesi amaçlandı. Yapı iskeleleri kemik morfogenetik proteini (BMP) ile takviye edilmiş Dulbecco'nun Modifiye Edilmiş Eagle Ortamı (DMEM-LG) ile osteojenik indüksiyon altında kemik dokusu oluşturma kabiliyetinin belirlenmesi için sıçan kemik iliği kaynaklı mezenkimal kök hücreler ile etkinleştirildi. Kemik oluşumunu değerlendirmek için haftalık aralıklarla kültürden örnekler alındı. Biyouyumluluk, MTT kit analizi ile test edildi. ALP analizi ile alkalin fosfataz aktivitesi değerlendirildi. Ayrıca kemik dokulaşması immünohistokimya, histoloji ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) analizleri ile takip edildi. SEM analizinde boş yapı iskelelerinin yüzey morfolojisi ve MKH ile kültür sonrası mineralize ekstraselüler matris (ECM) yapısı net bir şekilde görüldü. MTT analizi sonuçlarına göre mitokondriyal aktivite 7. günden itibaren kısmen artmış ve 28. günde en yüksek seviyeye ulaşmıştır. Alizarin kırmızısı ile boyama, Kol/HYA/KS-HA iskelelerinde MKH kültürleri sırasında kalsiyum birikiminin arttığını kanıtladı. Alsian ve Safranin-O boyaması, kemik benzeri dokunun ECM'sinde sırasıyla proteoglikanları ve kollajen liflerini gösterdi. İmmünhistokimya boyama, kültür sonunda kemik benzeri doku oluşumunun meydana geldiğini ve MKH ile başlatılan dokulaşma sürecinin doğal osteogeneze uygun olarak ilerlediğini gösterdi.