Akciğerlerdeki hava-sıvı arayüzeyinin incelenmesine yönelik çip-üstü-epitelyal bariyer platformu geliştirilmesi
Küçük Resim Yok
Tarih
2023
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Ege Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/openAccess
Özet
Günümüzde, mevcut hücre kültürü modelleri, insanlardaki karmaşık, organ düzeyindeki hastalık süreçlerini, hastalıkların patofizyolojisini, hedef dışı ilaç toksisitesini yansıtmakta başarısız olduğundan, pre-klinik ilaç geliştirme çalışmaları, hayvan modelleri üzerinde yapılan deneylere dayanmaktadır. Ancak, ilaç geliştirme süreçlerinde kullanılan in vitro ve in vivo modellerin, insan metabolizmasını taklit etmede yetersiz kaldığı giderek daha açık hale gelmektedir. Bunlara alternatif olarak çip üstü organ platformları, dokuların fizyolojik fonksiyonlarını taklit etmek için tasarlanmış, mikro mimarileri, mikro ortamları ve doku-doku arayüzlerini daha iyi oluşturan mikroakışkan platformlardır. Bu tez çalışması kapsamında, daha önce hücre kültürü sistemlerinde kullanılmamış olan PHI20 jel membranları ile oluşturulmuş olan bir çip üstü alveol platformu geliştirilmiş ve bu platformda, nefes alıp verme mekanizması nedeniyle hava-sıvı arayüzeyinde bulunan akciğer epitel hücrelerinin maruz kaldığı mekanik stresin taklit edilebilmesini sağlamak amacıyla Arduino ve servo motor tabanlı bir sistem geliştirilmiştir. Çevresel kirleticilerin epitelyal bariyer disfonksiyonu üzerindeki etkisinin çipte oluşturulabilmesi için, Calu-3 hücreleri, PM2.5 temsilen 800 µg/mL konsantrasyonda silika partiküllerine maruz bırakılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, dinamik+mekanik stres (DMS) koşullarının hücre canlılığını arttırdığı, silika partiküllerinin DMS koşullarında hücrelere daha fazla etki ederek sitotoksik etki gösterdiği ve proinflamatuar yanıtta DMS koşullarının TNF-? regülasyonu üzerinde olumlu etkileri olduğu görülmüştür. Anahtar sözcükler: mekanostres; akciğer; epitel bariyeri; çip üstü organ; silika partikülleri
Currently, pre-clinical drug development studies are based on experiments on animal models, as current cell culture models fail to reflect complex, organ-level disease processes in humans, the pathophysiology of diseases, and off-target drug toxicity. However, it is becoming increasingly clear that the in vitro and in vivo models used in drug development are insufficient to mimic human metabolism. Alternatively, organ-on-a-chip platforms are microfluidic platforms designed to mimic the physiological functions of tissues, better forming microarchitectures, microenvironments and tissue-tissue interfaces. Within the scope of this thesis, an alveolus-on-a-chip platform built with PHI20 gel membranes, which has not been used in cell culture systems before. Arduino and servo motor based system has been developed for this platform to simulate the mechanical stress that lung epithelial cells in the air-liquid interface are exposed to due to the breathing mechanism. and. In order to establish the effect of environmental pollutants on epithelial barrier dysfunction on the chip, Calu-3 cells were exposed to silica particles at a concentration of 800 µg/mL representing PM2.5. According to the results obtained, it was observed that dynamic + mechanical stress (DMS) conditions increased cell viability, silica particles had a cytotoxic effect by acting more on cells under DMS conditions, and DMS conditions had positive effects on TNF-? regulation in proinflammatory response.
Currently, pre-clinical drug development studies are based on experiments on animal models, as current cell culture models fail to reflect complex, organ-level disease processes in humans, the pathophysiology of diseases, and off-target drug toxicity. However, it is becoming increasingly clear that the in vitro and in vivo models used in drug development are insufficient to mimic human metabolism. Alternatively, organ-on-a-chip platforms are microfluidic platforms designed to mimic the physiological functions of tissues, better forming microarchitectures, microenvironments and tissue-tissue interfaces. Within the scope of this thesis, an alveolus-on-a-chip platform built with PHI20 gel membranes, which has not been used in cell culture systems before. Arduino and servo motor based system has been developed for this platform to simulate the mechanical stress that lung epithelial cells in the air-liquid interface are exposed to due to the breathing mechanism. and. In order to establish the effect of environmental pollutants on epithelial barrier dysfunction on the chip, Calu-3 cells were exposed to silica particles at a concentration of 800 µg/mL representing PM2.5. According to the results obtained, it was observed that dynamic + mechanical stress (DMS) conditions increased cell viability, silica particles had a cytotoxic effect by acting more on cells under DMS conditions, and DMS conditions had positive effects on TNF-? regulation in proinflammatory response.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
Biyomühendislik, Bioengineering, mechanostress, lung, epithelial barrier, organ-on-chip, silica particles
