16 6

Proje Grubu: MAG Sayfa Sayısı: 117 Proje No: 213M708 Proje Bitiş Tarihi: 15.07.2016 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 21-11-2019

Doku Mühendisliği Yöntemi ile Hastaya Özel Ortopedik İmplant Tasarımı ve Üretimi

Öz:
Doku Mühendisliği, gözenekli destekler üzerinde hastanın kendi hücrelerinin kullanılmasıyla doku geliştirilmesini, hastanın defekt bölgesine bu yarı gelişmiş dokunun yerleştirilmesini, böylelikle hasarlı bölgenin etkin ve hızlı iyileşmesini hedefleyen önemli bir tedavi yöntemidir. Bu uygulamadaki önemli öge, kullanılan malzemenin biyouyumlu ve biyobozunur olmasıdır. Yeni gelişen teknolojilerin, özellikle bilgisayarlı tomografi (BT), hızlı prototipleme (HP), ya da benzeri tekniklerin implant üretiminde birlikte kullanılması ile, hastadaki defekt bölgesinin boyutlarının tam olarak tanımlanması ve ona tam uyacak üç boyutlu (3B) implant üretimi mümkün olmaktadır. Bu projede amaç, ileri teknolojilerin uygulanması ile hastanın gereksinimine cevap verebilecek ve hasar bölgesini tedavi edebilecek şekilde kişiye özel ve özgün implant üretilebilmesini sağlamaktır. Konunun özgün değeri, yeni geliştirilecek biyobozunur polimerik kompozit malzemelerin, bilgisayarlı tomografi ve hızlı prototipleme (BT+HP) teknikleri ile farklı tasarımlarda şekillendirilmesi, denek'e özgü hücreler yüklenerek doku mühendisliği ürünlerine dönüştürülmesi ve in vivo uygulamalar ile performansının gösterilmesi olacaktır. Projede hücre taşıyıcısı üretmek için önerilen polimerler, HP işlemesine uygun olduğu için polikaprolakton (PCL) ve polimer oluştuktan sonra çapraz bağlanma olanağı veren polipropilen fümarat (PPF) dir. Bu polimerik yapılara hidroksiapatit (HAp) katılarak farklı kompozisyonlarda kompozitler hazırlanacaktır. Dolayısıyla farklı kompozisyonlarda, BT ile tanımlanmış ve HP ile şekillenmiş, hücre tutunmasına ve büyümesine olanak sağlayan ve aynı zamanda mekanik dirence de sahip ve biyobozunur olan implantlar yapımı ve bitmiş ürün özellikleriyle özgün olacaktır. Proje sırasıyla, in situ, in vitro ve in vivo uygulamaları içermektedir. Bu projenin kapsamında olmamasına rağmen nihai amaç, insana özel tasarımlanmış implantların geliştirilebilmesidir. Bu proje, insan uygulamaları basamağına kadar olan çalışmaları kapsamaktadır
Anahtar Kelime: hastaya özel implant. hızlı prototipleme doku mühendisliği Ortopedik implant

Konular: Mühendislik, Biyotıp Hücre ve Doku Mühendisliği Ortopedi
Erişim Türü: Erişime Açık
  • Ardeshirylajimi A., Mossahebi-Mohammadi M., Vakilian S., Langroudi L., Seyedjafari E., Atashi A. ve Soleimani M. 2015. “Comparison of osteogenic differentiation potential of human adult stem cells loaded on bioceramic-coated electrospun poly (L-lactide) nanofibres”, Cell Proliferation, 48 (1), 47–58.
  • Surface Modifications of Polymeric Materials and Composites (Bildiri - Uluslararası Konferans - Davetli Konuşmacı)
  • Azevedo M.C., Reis R.L., Claase M.B., Grijpma D.W., Feijen J. 2003. “Development and properties of polycaprolactone/hydroxyapatite composite biomaterials”, J. Mater. Sci. Mater. Med., 14 (2), 103-107.
  • Surface Modifications of Polymeric Composites to Have Bioactive, Biocompatible, Antithrombogenic and Antibacterial Properties (Bildiri - Uluslararası Konferans - Davetli Konuşmacı)
  • Baran E.T., Tuzlakoğlu K., Salgado A., Reis R.L.. 2011. “Microchannel-patterned and heparin micro-contact-printed biodegradable composite membranes for tissue-engineering applications”, J. Tissue Eng. Regen. M., 5, 108-14.
  • PCL Wet Spun Scaffolds for Antibiotic Delivery (Bildiri - Uluslararası Bildiri - Poster Sunum)
  • Barud O.H.G., Barud, H.D.S., Cavicchioli, M., Tavares, D.C., Ribeiro, S.J.L. 2015. “Preparation and characterization of a bacterial cellulose/silk fibroin sponge scaffold for tissue regeneration, Carbohydrate Polymers”, 128, 9838, 41-51.
  • Patient-Specific Orthopedic Implant Design and Production with Tissue Engineering Method (Bildiri - Uluslararası Bildiri - Poster Sunum)
  • Basbozkurt M., Kurklu M., Yurttas Y., Demiralp B., Koca K., Kilic C., Yildiz C. 2012. “Ilizarov external fixation without removal of plate or screws: effect on hypertrophic and oligotrophic nonunion of the femoral shaft with plate failure”, J Orthop Trauma, 26(8), 123-8.
  • Modelling of 3D Scaffolds for Patient Specific Implants (Bildiri - Uluslararası Bildiri - Poster Sunum)
  • Brie J., Chartier T., Chaput C., Delage C., Pradeau B., Caire F., Boncoeur M.P., Moreau J.J. 2012. “A new custom made bioceramic implant for the repair of large and complex craniofacial bone defects”, J. Crano. Maxill Surg., 41, 403-407.
  • 3D Printed, Tissue Engineered Femoral Implant Design and Production (Bildiri - Uluslararası Bildiri - Poster Sunum)
  • Butscher A., Bohner M., Hofmann S., Gauckler L., Müller R. 2011. “Structural and material approaches to bone tissue engineering in powder-based three-dimensional printing”, Acta Biomaterialia, 7, 907-20.
  • Guided Tissue Regeneration by Micro and Nanofabricated Scaffolds (Bildiri - Uluslararası Bildiri - Sözlü Sunum)
  • Carvalho L., Breyner N., Hell R., Valerio P., Novikoff S., Goes A. 2012. “Healing pattern in calvarial bone defects following bone regeneration in rats guided by chitosan scaffold and adipose tissue-derived mesenchymal stem cells”, The Open Tissue Eng and Regen Med J, 5, 25-34.
  • Functional PCL Scaffolds: Local Antibiotic Delivery in Bone Tissue Engineering Applications (Bildiri - Uluslararası Bildiri - Poster Sunum)
  • Chuenjitkuntaworn B., Inrung W., Damrongsri D., Mekaapiruk K., Supaphol P., Pavasant P. 2010. “Polycaprolactone/hydroxyapatite composite scaffolds: preparation, characterization, and in vitro and in vivo biological responses of human primary bone cells”, J. Biomed. Mater. Res. A. 94(1), 241-251.
  • Demirbag B., Huri Y., Kose, Buyuksungur A., Hasirci V. 2011. “Advanced Cell Therapies with and without scaffolds”, Biotechnology Journal, 6, 1437-1453.
  • Domingos, M., Chiellini, F., Gloria, A., Ambrosio, L., Bartolo, P., Chiellini, E. 2012. “Effect of process parameters on the morphological and mechanical properties of 3D Bioextruded poly (ε-caprolactone) scaffolds”, Rapid Prototyping Journal, 18(1), 56-67.
  • Erler K., Yildiz C., Baykal B., Atesalp A.S., Ozdemir M.T., Basbozkurt M. 2005. “Reconstruction of defects following bone tumor resections by distractionosteogenesis”, Arch Orthop Trauma Surg, 125(3), 177-83.
  • Ethicon Wound Closure Manual. 2007. Ethicon, Inc. http://www.ethicon.com/healthcare- professionals/products/wound-closure/absorbable-sutures/monocryl-poliglecaprone-25 Golub E.E. ve Boesze-Battaglia K. 2007. “The role of alkaline phosphatase in mineralization”, Current Opinion in Orthopaedics, 18, 444–8.
  • Hao L, Savalani MM, Harris RA, Zhang Y, Tanner KE. 2009. “Rapid manufacturing of bioceramic/polymer composite implants by selective laser sintering”, Journal: Int. J. of Computer Applications in Technology, 36, 25-31.
  • Haynesworth S.E., Goshima J., Goldberg V.M., Caplan A. 1992. “Characterization of cells with osteogenic potential from human marrow”, Bone, 13, 81–88.
  • Heissler E., Fischer F.S., Bolour S., Lehmann L.T., Mathar W., Gebhardt A., Lanksch W., Bier J. 1998. “Custom-made cast titanium implants produced with CAD/ CAM for the reconstruction of cranium defects”, Int. J. Oral Maxillofac. Surg., 27, 334-8.
  • Heo S.J., Kim S.E., Wei J., Hyun Y.T., Yun H.S., Kim D.H., Shin J.W., Shin J.W. 2009. “Fabrication and characterization of novel nano- and micro-HA/PCL composite scaffolds using a modified rapid prototyping process”, J Biomed Mater Res A., 89, 108-116.
  • Hissink E.C., Steendam R., Meyboom R., Flipsen T.A.C., Biodegradable Multi-Block co- Polymers, CA 2553619 C 2005, . US 20070155906 A1, 2005
  • Jayabalan, M., Thomas, V., Sreelatha, P. K. 2000. “Studies on poly (propylene fumarate-co- ethylene glycol) based bone cement”, Bio-medical materials and engineering, 10(2), 57-71.
  • Jung S., Kleinheinz J. 2014. “Adult Mesenchymal Stem Cells in Current Tissue Engineering Concepts”, Cells and Biomaterials in Regenerative Medicine, 5(1): 32–45.
  • Kaji H., Unal G.C., Langer R., Khademhosseini A. 2011. “Engineering systems for the generation of patterned co-cultures for controlling cell-cell interactions”, Biochim. Biophys. Acta 1810, 239-50.
  • Khalil S., Sun W. 2007. “Biopolymer deposition for freeform fabrication of hydrogel tissue constructs”, Mat. Sci. Eng. C, 27, 469-78.
  • Kim M., Kim G.H. 2015. “Electrohydrodynamic direct printing of PCL/collagen fibrous scaffolds with a core/shell structure for tissue engineering applications”, Chemical Engineering Journal, 279, 317-326.
  • Kim M.S., Kim G.H. 2014. “Highly porous electrospun 3D polycaprolactone/β-TCP biocomposites for tissue regeneration”, Materials Letters, 120, 246–250.
  • Kim, H. W. 2007. “Biomedical nanocomposites of hydroxyapatite/polycaprolactone obtained by surfactant mediation”, Journal of Biomedical Materials Research Part A, 83(1).
  • Kim K., Dean D., Lu A., Mikos A.G., Fisher J.P. 2011. “Early osteogenic signal expression of rat bone marrow stromal cells is influenced by both hydroxyapatite nanoparticle content and initial cell seeding density in biodegradable nanocomposite scaffolds”, Acta Biomaterialia, 7(3), 1249-64.
  • Koc A. 2008. “Mezenkimal Kök Hücrelerin ve Kompozit İskelelerin Kullanımıyla Kemik Doku Mühendisliği”, (Doktora Tezi), Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü.
  • Kose G.T., Korkusuz F., Korkusuz P., Hasırcı V. 2004. “In vivo tissue engineering of bone using poly(3-hydroxybutyric acid-co-3-hydroxyvaleric acid) and collagen scaffolds”, Tissue Eng., 10, 7/8, 1234-50.
  • Kutıkov A.B., Gurijala A., Song J. 2015. “Rapid prototyping amphiphilic polymer/hydroxyapatite composite scaffolds with hydration-induced self-fixation behavior”, Tissue Engineering - Part C: Methods, 21, 229-241.
  • Langer R., Vacanti J. P. 1993. “Tissue engineering”, Science, 260, 920–926.
  • Lewandrowski, K. U., Bondre, S. P., Wise, D. L., & Trantolo, D. J. 2002. “Enhanced bioactivity of a poly (propylene fumarate) bone graft substitute by augmentation with nano- hydroxyapatite”, Bio-medical materials and engineering, 13(2), 115-124.
  • Lo, H. Y., Kuo, H. T., Huang, Y. Y. 2010. “Application of Polycaprolactone as an Anti‐Adhesion Biomaterial Film”, Artificial organs, 34(8), 648-653.
  • Ma P.X., Zhang R., Xiao G., Franceschi R. 2001. “Engineering new bone tissue in vitro on highly porous poly(α-hydroxyl acids)/hydroxyapatite composite scaffolds”, J. Biomed. Mater. Res., 54, 284-93.
  • Malinauskas M., Lukoševičius L., Butkus S., Paipulas D. 2015. “Femtosecond pulse light filament-assisted microfabrication of biodegradable polylactic acid (PLA) material”, Journal of Laser Micro Nanoengineering, 10 (2), 222-228.
  • Maquet V., Pagnouelle C., Evrard B., Jerome R., Foidart J.-M., Frankenne F., Active Substance Delivery System Comprising A Hydrogel Atrix And Microcarriers, WO 2006053836 A1, 2005; US 20080095822 A1, 2008.
  • Marino G., Rosso F., Cafiero G., Tortora C., Barbarisi M., Barbarisi A. 2010. “β-Tricalcium phosphate 3D scaffold promote alone osteogenic differentiation of human adipose stem cells: in-vitro study”, J Mater Science: Mater in Med, 21, 353-363.
  • Marra K.G., Szem J.W., Kumta P.N., DiMilla P.A., Weiss L.E. 1999. “In vitro analysis of biodegradable polymer blend/hydroxyapatite composites for bone tissue engineering”, J. Biomed. Mater. Res., 47, 324-35.
  • Matsuo A., Takahashi H., Abukawa H., Chikazu D. 2012. “Application of custom-made bioresorbable raw particulate hydroxyapatite/ poly-L-lactide mesh tray with particulate cellular bone and marrow and platelet-rich plasma for a mandibular defect: Evaluation of tray fit and bone quality in a dog model”, J. Crano. Maxill Surg., 40, 453-60.
  • Melchels F.P.W., Feijen J., Grijpma D.W. 2010. “A review on stereolithography and its applications on miomedical engineering”, Biomaterials, 31, 6121-30.
  • Murr Le, Gaytan SM, Martinez E, Medina F, Wicker RB 2012. “Next Generation Orthopaedic Implants by Additive Manufacturing Using Electron Beam Melting”, International Journal of Biomaterials, Article ID 245727, 14 pages.
  • Nefussi JR, Brami G, Modrowski D, Oboeuf M, Forest N. 1997. “Sequential expression of bone matrix proteins during rat calvaria osteoblast differentiation and bone nodule formation in vitro”, J Histochem Cytochem, 45, 493–503.
  • Park S.A., Lee J.B., Kim Y.E., Kim J.E., Lee J.H., Shin J.W., Kwon K. 2014. “Fabrication of biomimetic PCL scaffold using rapid prototyping for bone tissue engineering”, Macromolecular Research, 22, 882-887.
  • Roh H.S., Myung S.W., Jung S.C., Kim B.H. 2015. “Fabrication of 3D scaffolds with nano- hydroxyapatite for improving the preosteoblast cell-biological performance”, Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 15, 5585-5588.
  • Royals M.A., Fujita S.M., Yevey G.L., Rodriguez J., Schultheiss P.C., Dunn, R.L. 1999. “Biocompatibility of a biodegradable in situ forming implant system in rhesus monkeys”, J. Biomed. Mater. Res., 45, 3, 231-9.
  • Scaglıone, S., Barenghi, R., Beke, S., Ceseracciu, L., Romano, I., Sbrana, F., Vassalli, M. 2013. “Characterization of a bioinspired elastin-polypropylene fumarate material for vascular prostheses applications”, In SPIE Optical Metrology International Society for Optics and Photonics, 8792.
  • Song B.R., Yang S.S., Jin H., Lee S.H., Park D.Y., Lee J.H., Park S.R., Park S.H., Min B.H. 2015. “Three dimensional plotted extracellular matrix scaffolds using a rapid prototyping for tissue engineering application”, Tissue Engineering and Regenerative Medicine, , 12, 172-180.
  • Staffa G., Barbanera A., Faiola A., Fricia M., Limoni P., Mottaran R., Zanotti B., Stefini R., 2012. “Custom made bioceramic implants in complex and large cranial reconstruction: A two- year follow-up”, J. Crano. Maxill Surg., 40, 465-70.
  • Sultana N., Hayat K. T. 2013. “Polycaprolactone Scaffolds and Hydroxyapatite/Polycaprolactone Composite Scaffolds for Bone Tissue Engineering”, Journal of Bionanoscience, 7 (2), 169-173(5).
  • Sun W., Starly B., Nam J., Darling A. 2005. “Bio-CAD modeling and its applications in computer-aided tissue engineering”, Comput. Aid. Design 37, 1097-14.
  • Tsai M.T., Li W.J., Tuan R.S., Chang W.H. 2009. “Modulation of osteogenesis in human mesenchymal stem cells by specific pulsed electromagnetic field stimulation”, Journal of Orthopaedic Research, 27(9), 169-74.
  • Utela B., Storti D., Anderson R., Ganter M. 2008. “A review of process development steps for new material systems in three dimensional printing (3DP)”, J. Manufac. Proc., 10, 96-04.
  • Wettergreen M.A., Bucklen B.S., Starly B., Yuksel E., Sun W., Liebschner M.A.K. 2005. “Creation of a unit block library of architectures for use in assembled scaffold engineering”, Comp. Aid. Design, 37, 1141-49.
  • Williams, J. M., Adewunmi, A., Schek, R. M., Flanagan, C. L., Krebsbach, P. H., Feinberg, S. E., Das, S. 2005. “Bone tissue engineering using polycaprolactone scaffolds fabricated via selective laser sintering”, Biomaterials, 26(23), 4817-4827.
  • Wust S., Müller R., Hofmann S. 2011. “Controlled positioning of cells in biomaterials- approaches towards 3D tissue printing”, J. Funct. Biomater., 2, 119-54.
  • Yeo M., Kim G. 2015. “Fabrication of cell-laden electrospun hybrid scaffolds of alginate-based bioink and PCL microstructures for tissue regeneration”, Chemical Engineering Journal, 275, 27-35.
  • Yeong W.Y., Chua C.K., Leong K.F., Chandrasekaran M. 2004. “Rapid prototyping in tissue engineering: challenges and potential”, TRENDS Biotec., 22, 1-11.
  • Yilgor P., Sousa R.A., Reis R.L., Hasirci N., Hasirci V. 2010. “Effect of scaffold architecture and BMP-2/BMP-7 delivery on in vitro bone regeneration”, J. Mat. Sci-Mater. M. 21, 11, 2999- 08.
  • Yu H., Adesida A.B., Jomha N.M. 2015. “Meniscus repair using mesenchymal stem cells - A comprehensive review”, Stem Cell Research and Therapy, 6 (1), 86.
  • Zhang J., Wang L., Zhu M., Wang L., Xiao N., Kong D. 2014. “Wet-spun poly-(e-caprolactone) microfiber scaffolds for oriented growth and infiltration of smooth muscle cells”, Materials Letters, 132, 59-62.
  • Zheng Y.X., Ringe J., Liang Z., Loch A., Chen L., Sittinger M. 2006. “Osteogenic potential of human periosteum-derived progenitor cells in PLGA scaffold using allogeneic serum”, J. Zhejiang Univ. Sci. B, 7, 10, 817-24.
APA HASIRCI N, TORUN KÖSE G, BARAN T, BEYZADEOĞLU T, TÖNÜK E, YÜCEL D, ENDOĞAN T (2016). Doku Mühendisliği Yöntemi ile Hastaya Özel Ortopedik İmplant Tasarımı ve Üretimi. , 1 - 117.
Chicago HASIRCI Nesrin,TORUN KÖSE GAMZE,BARAN Türker,BEYZADEOĞLU Tahsin,TÖNÜK Ergin,YÜCEL DENİZ,ENDOĞAN Tuğba Doku Mühendisliği Yöntemi ile Hastaya Özel Ortopedik İmplant Tasarımı ve Üretimi. (2016): 1 - 117.
MLA HASIRCI Nesrin,TORUN KÖSE GAMZE,BARAN Türker,BEYZADEOĞLU Tahsin,TÖNÜK Ergin,YÜCEL DENİZ,ENDOĞAN Tuğba Doku Mühendisliği Yöntemi ile Hastaya Özel Ortopedik İmplant Tasarımı ve Üretimi. , 2016, ss.1 - 117.
AMA HASIRCI N,TORUN KÖSE G,BARAN T,BEYZADEOĞLU T,TÖNÜK E,YÜCEL D,ENDOĞAN T Doku Mühendisliği Yöntemi ile Hastaya Özel Ortopedik İmplant Tasarımı ve Üretimi. . 2016; 1 - 117.
Vancouver HASIRCI N,TORUN KÖSE G,BARAN T,BEYZADEOĞLU T,TÖNÜK E,YÜCEL D,ENDOĞAN T Doku Mühendisliği Yöntemi ile Hastaya Özel Ortopedik İmplant Tasarımı ve Üretimi. . 2016; 1 - 117.
IEEE HASIRCI N,TORUN KÖSE G,BARAN T,BEYZADEOĞLU T,TÖNÜK E,YÜCEL D,ENDOĞAN T "Doku Mühendisliği Yöntemi ile Hastaya Özel Ortopedik İmplant Tasarımı ve Üretimi." , ss.1 - 117, 2016.
ISNAD HASIRCI, Nesrin vd. "Doku Mühendisliği Yöntemi ile Hastaya Özel Ortopedik İmplant Tasarımı ve Üretimi". (2016), 1-117.
APA HASIRCI N, TORUN KÖSE G, BARAN T, BEYZADEOĞLU T, TÖNÜK E, YÜCEL D, ENDOĞAN T (2016). Doku Mühendisliği Yöntemi ile Hastaya Özel Ortopedik İmplant Tasarımı ve Üretimi. , 1 - 117.
Chicago HASIRCI Nesrin,TORUN KÖSE GAMZE,BARAN Türker,BEYZADEOĞLU Tahsin,TÖNÜK Ergin,YÜCEL DENİZ,ENDOĞAN Tuğba Doku Mühendisliği Yöntemi ile Hastaya Özel Ortopedik İmplant Tasarımı ve Üretimi. (2016): 1 - 117.
MLA HASIRCI Nesrin,TORUN KÖSE GAMZE,BARAN Türker,BEYZADEOĞLU Tahsin,TÖNÜK Ergin,YÜCEL DENİZ,ENDOĞAN Tuğba Doku Mühendisliği Yöntemi ile Hastaya Özel Ortopedik İmplant Tasarımı ve Üretimi. , 2016, ss.1 - 117.
AMA HASIRCI N,TORUN KÖSE G,BARAN T,BEYZADEOĞLU T,TÖNÜK E,YÜCEL D,ENDOĞAN T Doku Mühendisliği Yöntemi ile Hastaya Özel Ortopedik İmplant Tasarımı ve Üretimi. . 2016; 1 - 117.
Vancouver HASIRCI N,TORUN KÖSE G,BARAN T,BEYZADEOĞLU T,TÖNÜK E,YÜCEL D,ENDOĞAN T Doku Mühendisliği Yöntemi ile Hastaya Özel Ortopedik İmplant Tasarımı ve Üretimi. . 2016; 1 - 117.
IEEE HASIRCI N,TORUN KÖSE G,BARAN T,BEYZADEOĞLU T,TÖNÜK E,YÜCEL D,ENDOĞAN T "Doku Mühendisliği Yöntemi ile Hastaya Özel Ortopedik İmplant Tasarımı ve Üretimi." , ss.1 - 117, 2016.
ISNAD HASIRCI, Nesrin vd. "Doku Mühendisliği Yöntemi ile Hastaya Özel Ortopedik İmplant Tasarımı ve Üretimi". (2016), 1-117.