Osteoblast hücrelerinin çeşitli mekanik uyarılara yanıtının araştırılması

Abstract

Kemik hücresine biyolojik etkenlerin yanında mekanik etkenlerin etkisi olduğu bilinmektedir. Ancak mekanik etkiye hücresel tepkinin mekanizması tam olarak belirlenememiştir. Daha tabii bir yapıda in vivo da oluşan durumun taklit edilmesi için hücre kültürleri kollajen jel içine ekilir. Çünkü kollajenli yapay birleşim mekanik olarak uyarım yapılabilen, üç boyutlu, ağsı bir yapıda oluşur.İn vivo ortamı taklit edecek polilaktik asit kaplı (PLLA) kollajen jel yapı iskeleti içine ekilmiş hücrelere tek yönlü ve devirli mekanik germe uygulayarak hücrelerin uyarım sonucunda hücre morfolojisi, hücre sayısı, hücrelerin yapı iskeleti içinde uyarıma karşı dağılımı ve biyolojik etkenlerin değişikliğini saptamak amaçlanmıştır. Ticari olarak satılan kollajen jel yapı iskeletine bir dizi kimyasal işlem sonrası PLLA ile kaplanarak yeni bir biyomalzeme üretildi.Hücre ekilmiş kollajen jel yapı iskeletine uyarım yapabilmek için tek yönlü ve devirli germe uygulayan bir mekanik hücre uyarım aygıtı geliştirildi. Aygıtın donanımında bir adım motoru ve motorun miline doğrudan bağlanmış bir kramayer dişli doğrusal hareketi sağlamaktadır. Dişliye dikey yerleştirilmiş çubukların uçlarındaki iğnelere yapı iskeletimiz bağlanarak uyarım motor aracılığı ile uygulanabilir. İnsan kemik iliğinden elde edilmiş osteoblast hücreleri yapı iskeletine ekildikten sonra 1,5 Hz frekansında 1 gün boyunca 10,000 mikro-strain devirli germe uygulandı. DNA, protein, alkalin fosfataz (ALP) düzeyleri hücrelerin matriks sentez aktivitesini ve hücre sayısını belirlemek için ölçüldü. Yapı iskeleti üzerinde osteoblast kemik hücresinin uyarım sonrası kontrol grupları ile karşılaştırılması gözenekler içindeki yerleşimi değerlendirilerek taramalı elektron mikroskop ile gerçekleştirildi.

It is well known that not only biologic factors, but also mechanical factors affect bone cells. However the mechanism of cell response to mechanical effects couldn?t be completely determined. Cell cultures cultivated into collagen gel are designed to imitate natural in vivo situation. Because artificial synthesis with collagen has capability of being mechanically stimulated, 3-dimension and web structural.It is purposed to determine cell morphology, cell proliferation, cell alignment in scaffold after stimulation and alterations of biologic factors while applying uniaxial and cyclic strain resulting from stimulation to cells to be imitated in vivo situation and cultivated in collagen gel coated polylactic acid (PLLA).After several chemical processes a new biomaterial was manufactured with the help of polylactic acid for coating the collagen gel scaffold which is commercially being sold.A mechanical cell stimulator device operating uniaxial and cyclic strain was developed to stimulate cells cultivated into collagen gel scaffold. A stepper motor and rock gear assembled directly motor shaft in hardware of the device provides linear movement. The stimulation can be applied by stepper motor via assembling scaffold to pins located on edge of rods oriented perpendicular to gear. After osteoblast cells obtained from human bone marrow cultivated into scaffold, dynamic strain applied at 10.000 micro-strain and a frequency of 1,5 Hz, for 24 hours. DNA, protein and alkaline phosphates levels was measured to determine cell proliferation and activities of matrix synthesis of cells. Comparison with control groups osteoblast bone cells on scaffold after stimulation performed by evaluating alignment in the pores by using SEM.