Investigation of the effects of FMOC amino acids modifications to osteoblast behaviour on RGO/Ti surface

Abstract

Bu tez çalışmasında, fonksiyonlandırılmış RGO/Ti yüzeyi üzerinde osteoblast hücrelerinin yapışma, çoğalma ve morfolojisi incelenmiştir. İlk olarak, 3-aminopropil fosfonik asit (AFA) molekülleri ile amino-işlevselleştirilmesi gerçekleştirilmiştir. AFA moleküllerinin amin grubu ve GO'in epoksi grubunun arasındaki etkileşimi ile grafen oksit tabakları AFA/Ti yüzeyi üzerine immobilize edilmiştir. AFA/Ti yüzeyi üzerinde İndirgenmiş grafen oksit tabakaları hidrazin monohidrat kullanılarak kimyasal işlem gerçekleştirilmiştir. Daha fazla yüzeyin biyolojik aktivitesini arttırmak için farklı hidropati endekslerine sahip Fmoc amino asitler π-π bağı ile RGO/Ti yüzeyine modifiye edilmiştir. Su Temas Açısı ölçümleri, X-ışını Fotoelektron Spektroskopisi, Raman Spektroskopi, Atomik Güç Mikroskobu ve Taramalı Elektron Mikroskobu kullanılarak modifiye edilmemiş ve edilmiş Ti yüzeylerinin kimyası ve morfolojisi karakterize edilmiştir. Karakterizasyon sonuçlarına göre, Ti yüzeyleri GO ve RGO ile kaplanmış ve yüzey hidrofilisitesi Fmoc amino asitler ile başarıyla kontrol edilmiştir. Daha sonrasında, hücre canlılığı, çoğalması ve morfolojisi MTT, Alamar Blue analiz yöntemleri ve SEM kullanılarak incelenmiştir. In vitro hücre çalışmaları gösterdi ki tasarlanan malzemelerde yüzey kimyası ve nanometrik pürüzler özellikle ilk yapışma ve çoğalması ile ilgili olarak hücre davranışlarını önemli derecede geliştirmektedir. Sonuç olarak, hücre-implant arasında yeni geliştirilen arayüz, kemik doku mühendisliği alanında osseointegrasyonunu arttırmak için büyük bir potansiyele sahiptir.

In this thesis, adhesion, proliferation and morphology of osteoblast cells on functionalized RGO/Ti surface were investigated. Firstly, amino-functionalization with 3-aminopropyl phosphonic acid (APA) molecules on Ti surface was carried out. Graphene oxide flakes were immobilized on APA/Ti surfaces through interaction between the epoxy groups of GO and the amine groups of APA molecules. Reduced graphene oxide flakes on APA/Ti surface were performed by using hydrazine monohydrate treatment. In order to enhance further surface bioactivity, Fmoc amino acids having different the hydropathy indexes modified on RGO/Ti surface by the π-π bond. The chemistry and morphology of unmodified and modified Ti surfaces were characterized by using Water Contact Angle (WCA) measurements, X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Raman Spectroscopy, Atomic Force Microscopy (AFM) and Scanning Electron Microscopy (SEM). According to characterization results, Ti surfaces were coated with GO and RGO, as well as the surface hydrophilicity was controlled by functionalization with Fmoc amino acids successfully. Then, cell viability, proliferation and morphology were examined by using the MTT, Alamar Blue Assays and SEM, respectively. The in vitro studies indicated that the surface chemistry and nanometric roughnesses on designed materials remarkably enhanced cell behavior, especially with respect to initial adhesion and proliferation. Consequently, the development of novel interface at cell/implant has a great potential for increasing osseointegration in the field of bone tissue engineering.