dc.contributor.advisor | Aydın, Halil Murat | |
dc.contributor.author | Atya, Abdulraheem Mohammed Naji | |
dc.date.accessioned | 2019-10-21T12:45:49Z | |
dc.date.issued | 2019-09-30 | |
dc.date.submitted | 2019-09-26 | |
dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11655/9462 | |
dc.description.abstract | Cardiovascular diseases (CVDs) are blamed for the major number of deaths
around the world. Among of these is Myocardial Infarction (MI) which occurs when
the flow of the blood through one of the coronary arteries is blocked, depriving the
cardiomyocytes in the myocardial area under the occlusion from the nutrients and
oxygen. If the perfusion does not be restored rapidly, the cardiomyocytes are
exposed to chronic damages resulting in a significant cardiomyocyte loss within
the myocardium. Since cardiomyocytes lack a self-replication mechanism, they
cannot regenerate after such an injury. Therefore, the survivals from the acute MI
end up with Heart Failure; where the left ventricle expands and the left ventricle
wall becomes thinner. Ultimately, the heart becomes unable to pump a sufficient
amount of blood to the different parts of the body, leading finally to the death of the
patient.
The current therapeutic strategies of heart failure following MI are confined to
slowing the progression of the end-state condition. Myocardial Tissue Engineering
(MTE) is a newly emerging field in which a combination of healthy cardiac cells and engineered cardiac patch is expected to be an excellent therapeutic strategy
to regenerate the infarcted myocardium. However, finding the optimal culture
substrate to be a successful cardiac patch is still an open question. Therefore, this
study aimed at synthesizing novel conductive elastomer-based composite and
evaluate its potential as a cardiac patch for myocardial tissue engineering.
In particular, we describe, for the first time, the synthesis of an electrically
conductive composite of Carbon Aerogel-embedded poly (glycerol sebacate) (CAPGS) system. In this work, electrically conductive Carbon Aerogel, which is a
waste-derived and cost-effective carbon source that its utilization in cardiac tissue
engineering applications has not been explored to date, was combined to the
biodegradable PGS matrix to obtain a cardiac construct with optimal properties.
The resulting composite was characterized by Scanning Electron Microscopy
(SEM), Fourier Transform Infrared (FTIR) Spectroscopy, X-ray Diffraction (XRD),
and Contact Angle Measurements. Furthermore, the mechanical and electrical
properties of the developed system as well as the cell-material interactions were
also assessed to evaluate the potential of using this novel elastomeric composite
as a cardiac patch for myocardial tissue engineering.
The results showed that incorporating Carbon Aerogel Microbelts (CAMs) to the
polymeric matrix notably enhanced the elastic modulus and the deformability of
the developed constructs, making the resulting construct matching the native
cardiac tissue in terms of mechanical properties. Moreover, the addition of CAMs
made the developed construct electrically conductive with a conductivity value
falling within the range of that reported for the human myocardium. In the cellmatrix interaction context, the results of MTT (3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-
diphenyltetrazolium Bromide) assay demonstrated that CA-PGS composite
showed no cytotoxic effects for the L929 mouse fibroblast cells in vitro. In addition,
it was shown that H9C2 rat cardiac myoblast cells attached and proliferated on the
composite, which gave further confirmation of composite biocompatibility and its
suitability for MTE application. Taking together, it is concluded that our developed
system is a promising candidate for myocardial tissue engineering for cardiac
repair. | tr_TR |
dc.language.iso | en | tr_TR |
dc.publisher | Fen Bilimleri Enstitüsü | tr_TR |
dc.rights | info:eu-repo/semantics/openAccess | tr_TR |
dc.subject | Myocardial tissue engineering | tr_TR |
dc.subject | Biomaterials | tr_TR |
dc.subject | Poly (glycerol sebacate) (PGS) | tr_TR |
dc.subject | Waste paper | tr_TR |
dc.subject | Carbon additives | tr_TR |
dc.subject | Carbon aerogel | tr_TR |
dc.subject | Cardiac patch | tr_TR |
dc.title | Investigation Of Waste Paper-Derived Carbon Aerogel/Elastomer System As A Cardiac Patch | tr_eng |
dc.title.alternative | Atık Kağıttan Türetilmiş Karbon Aerojelelastomer
Sisteminin Kardiyak Doku
Yaması Olarak İncelenmesi | tr_TR |
dc.type | info:eu-repo/semantics/masterThesis | tr_TR |
dc.description.ozet | Kardiyovasküler hastalıklar, dünya genelinde ciddi sayıda ölümün sorumlusu
olarak gösterilmektedir. Bu hastalıklar arasında yer alan miyokard enfarktüsü,
koroner arterlerden birinde kan akışı bloke olduğunda meydana gelmekte ve
tıkanmaya maruz kalan miyokard alanındaki kardiyomiyositleri, besin ve
oksijenden mahrum bırakmaktadır. Perfüzyonun kısa süre içinde onarılmaması
halinde, kardiyomiyositlerde kronik hasar meydana gelmekte ve bunun
sonucunda, miyokard içerisinde önemli düzeyde kardiyomiyosit kaybı
yaşanmaktadır. Kardiyomiyositlerde herhangi bir kendini kopyalama mekanizması
bulunmadığı için, bu tip bir hasar sonrasında düzelmeleri mümkün olmamaktadır.
Dolayısıyla, akut miyokard enfarktüsünü sağ atlatanlarda, sol ventrikülün
büyüdüğü ve sol ventrikül duvarının inceldiği bir kalp yetmezliği durumu baş
göstermektedir. Nihayetinde, kalp tarafından vücudun farklı bölümlerine yeterli
miktarda kan pompalanması olanaksız hale gelmekte ve son olarak hasta
kaybedilmektedir.
Akut miyokard sonrası gelişen kalp yetmezliğine dönük mevcut tedavi stratejileri,
sözünü ettiğimiz son evrenin ortaya çıkış sürecini yavaşlatmakla sınırlıdır.
Günümüzde yeni yeni gelişen Miyokardiyal Doku Mühendisliği yaklaşımında,
sağlıklı kardiyak hücreler ile yapay kardiyak yamanın birleştirilmesi sayesinde,
enfarktüs geçirmiş miyokardın kendini yenilemesini sağlayacak mükemmel bir
tedavi stratejisinin ortaya çıkması umulmaktadır. Bununla birlikte, başarılı bir
kardiyak yama meydana getirecek en uygun kültür substratı henüz bulunabilmiş
değildir. Dolayısıyla, bu çalışmada, yeni iletken elastomer esaslı kompozitin
sentezlenmesi ve miyokardiyal doku mühendisliğinde kardiyak yama olarak
kullanımına dönük potansiyelin değerlendirilmesi amaçlanmıştır.
Özellikle, Karbon Aerojel-Poli (Gliserol Sebakat) (CA-PGS) sisteminde elektriksel
açıdan iletken bir kompozitin sentezlenmesi ilk olarak bu çalışmada
açıklanmaktadır. Çalışmada, atık kâğıttan elde edilen uygun maliyetli bir karbon
kaynağı niteliğini taşıyan ve kardiyak doku mühendisliği uygulamalarında kullanımı
bugüne dek incelenmemiş olan, elektrik iletkenliğine sahip Karbo Aerojel, biyolojik
olarak ayrışabilen PGS matrisi ile birleştirilmiş, bu şekilde optimal özelliklere sahip
bir kardiyak yapının elde edilmesi hedeflenmiştir. Sonuçta ortaya çıkan kompozit,
Taramalı Elektron Mikroskopu (SEM), Fuorier Dönüşüm Kızılötesi (FTIR)
Spektroskopisi, X-ışını Difraksiyonu (XRD) ve Temas Açısı Ölçümleri ile
incelenmiştir. Ek olarak, geliştirilen sistemin mekanik ve elektriksel özellikleri,
ayrıca hücre-materyal etkileşimleri de bu yeni elastomerik kompozitin,
miyokardiyal doku mühendisliğinde bir kardiyak yama olarak kullanım potansiyelini
değerlendirmek üzere masaya yatırılmıştır.
Sonuçlar, polimerik matrise Karbon Aerojel Mikrokemerlerin (CAMs) dahil edilmesi
sayesinde, geliştirilen yapılarda elastisite modülü ve şekil değiştirme yeteneğinin
kayda değer ölçüde yükseldiğini, böylece ortaya çıkan yapının, asıl kardiyak
dokuya mekanik özellikler açısından uyum sağladığını göstermiştir. Bunun
yanında, Karbon Aerojel Mikrokemerlerin eklenmesi, geliştirilen yapıya elektriksel
iletkenlik kazandırmış ve iletkenlik değeri, insan miyokardı için bildirilen aralık
içinde kalmıştır. Hücre-matris etkileşimi açısından, MTT (3-(4,5-dimetiltiazol-2-il)-
2,5-difeniltetrazolium Bromür) analizinin ortaya koyduğu sonuçlar, CA-PGS
kompozitinin, L929 fare fibroblast hücrelerinde herhangi bir in vitro sitotoksik etki
geliştirmediğini göstermiştir. Ek olarak, H9C2 sıçan kardiyak miyoblast hücrelerinin
kompozite yapıştığı ve orada çoğaldığı gösterilmiş, yine bu da kompozitin biyolojik
uyumluluk sergilediğini ortaya koymuştur. Bulgular bir arada değerlendirildiğinde,
geliştirilen sistemin, kardiyak onarıma yönelik miyokardiyal doku mühendisliği
açısından ümit verici bir aday olduğu sonucuna ulaşılmıştır. | tr_TR |
dc.contributor.department | Biyomühendislik | tr_TR |
dc.embargo.terms | Acik erisim | tr_TR |
dc.embargo.lift | - | |
dc.identifier.ORCID | https://orcid.org/0000-0002-2250-4790 | tr_TR |