Επίδραση των μηχανικών ιδιοτήτων τού υποστρώματος στην κυτταρική συμπεριφορά
The interaction between cell and material seems to have crucial importance in the field of biomaterials and tissue engineering. The cell response to surface topography, chemistry and mechanics of the substrate has been extensively investigated [1] [2] [3]. Adhesion, spreading, migration, proliferati...
Κύριος συγγραφέας: | |
---|---|
Άλλοι συγγραφείς: | |
Μορφή: | Thesis |
Γλώσσα: | English |
Έκδοση: |
2017
|
Θέματα: | |
Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/10889/10535 |
id |
nemertes-10889-10535 |
---|---|
record_format |
dspace |
institution |
UPatras |
collection |
Nemertes |
language |
English |
topic |
Cell material interaction Elasticity Αλληλεπίδραση κυττάρου-υλικού υποστρώματος Ελαστικότητα 571.538 |
spellingShingle |
Cell material interaction Elasticity Αλληλεπίδραση κυττάρου-υλικού υποστρώματος Ελαστικότητα 571.538 Κοζανίτη, Φωτεινή Επίδραση των μηχανικών ιδιοτήτων τού υποστρώματος στην κυτταρική συμπεριφορά |
description |
The interaction between cell and material seems to have crucial importance in the field of biomaterials and tissue engineering. The cell response to surface topography, chemistry and mechanics of the substrate has been extensively investigated [1] [2] [3]. Adhesion, spreading, migration, proliferation and differentiation are the cellular activities that are mostly influenced by material properties.
In the human body, the modulus of elasticity of the tissues varies between kPa, in adipose tissues and GPa, in the bones. Thus, the used biomaterials-substrates should have modulus of elasticity close to the tissues [4]. In this study, the materials-substrates have tunable modulus, as the matrix modulus is a key regulator in controlling the osteogenic potential of mesenchymal stromal cells (MSCs) [5].
Although the mechanics of the substrate have a significant effect, most of the studies, which deal with this issue [6] [7], focus only on low (kPa) Elasticity of the substrate. The aim of this study is to investigate the cellular response to substrates with a wide range of Modulus of Elasticity, but with the same topography and chemistry. The Modulus of Elasticity of the manufactured substrates varies from kPa to GPa, which is a wide range of Elasticity.
Titanium, Dental Resin, PCL, PCL reinforced with CNTs substrates were manufactured with the scope of a tunable Modulus of Elasticity. The aforementioned substrates had the same chemical profile as they were coated with the same protein, fibronectin. ALP and Total Protein activity of MSCs was measured. Nuclei and cytoskeleton actin were stained. Thus, the proliferation, the differentiation and the spreading of MSCs on the substrates were investigated.
Cells’ spreading was remarkably increased in the substrates with high modulus of elasticity. The proliferation of MSCs was not influenced by the mechanics of the substrate whereas the spreading was changed remarkably. The same behavior was noticed in the case of differentiation. More days of culture are indicated for further investigation of the cells’ differentiation. |
author2 |
Δεληγιάννη, Δέσποινα |
author_facet |
Δεληγιάννη, Δέσποινα Κοζανίτη, Φωτεινή |
format |
Thesis |
author |
Κοζανίτη, Φωτεινή |
author_sort |
Κοζανίτη, Φωτεινή |
title |
Επίδραση των μηχανικών ιδιοτήτων τού υποστρώματος στην κυτταρική συμπεριφορά |
title_short |
Επίδραση των μηχανικών ιδιοτήτων τού υποστρώματος στην κυτταρική συμπεριφορά |
title_full |
Επίδραση των μηχανικών ιδιοτήτων τού υποστρώματος στην κυτταρική συμπεριφορά |
title_fullStr |
Επίδραση των μηχανικών ιδιοτήτων τού υποστρώματος στην κυτταρική συμπεριφορά |
title_full_unstemmed |
Επίδραση των μηχανικών ιδιοτήτων τού υποστρώματος στην κυτταρική συμπεριφορά |
title_sort |
επίδραση των μηχανικών ιδιοτήτων τού υποστρώματος στην κυτταρική συμπεριφορά |
publishDate |
2017 |
url |
http://hdl.handle.net/10889/10535 |
work_keys_str_mv |
AT kozanitēphōteinē epidrasētōnmēchanikōnidiotētōntouypostrōmatosstēnkyttarikēsymperiphora AT kozanitēphōteinē influenceofthemechanicalpropertiesofthebiomedicalsubstrateonthecellresponse |
_version_ |
1771297336662687744 |
spelling |
nemertes-10889-105352022-09-05T20:36:42Z Επίδραση των μηχανικών ιδιοτήτων τού υποστρώματος στην κυτταρική συμπεριφορά Influence of the mechanical properties of the biomedical substrate on the cell response Κοζανίτη, Φωτεινή Δεληγιάννη, Δέσποινα Δεληγιάννη, Δέσποινα Παπαχρήστου, Διονύσιος Αθανασίου, Γεώργιος Kozaniti, Foteini Cell material interaction Elasticity Αλληλεπίδραση κυττάρου-υλικού υποστρώματος Ελαστικότητα 571.538 The interaction between cell and material seems to have crucial importance in the field of biomaterials and tissue engineering. The cell response to surface topography, chemistry and mechanics of the substrate has been extensively investigated [1] [2] [3]. Adhesion, spreading, migration, proliferation and differentiation are the cellular activities that are mostly influenced by material properties. In the human body, the modulus of elasticity of the tissues varies between kPa, in adipose tissues and GPa, in the bones. Thus, the used biomaterials-substrates should have modulus of elasticity close to the tissues [4]. In this study, the materials-substrates have tunable modulus, as the matrix modulus is a key regulator in controlling the osteogenic potential of mesenchymal stromal cells (MSCs) [5]. Although the mechanics of the substrate have a significant effect, most of the studies, which deal with this issue [6] [7], focus only on low (kPa) Elasticity of the substrate. The aim of this study is to investigate the cellular response to substrates with a wide range of Modulus of Elasticity, but with the same topography and chemistry. The Modulus of Elasticity of the manufactured substrates varies from kPa to GPa, which is a wide range of Elasticity. Titanium, Dental Resin, PCL, PCL reinforced with CNTs substrates were manufactured with the scope of a tunable Modulus of Elasticity. The aforementioned substrates had the same chemical profile as they were coated with the same protein, fibronectin. ALP and Total Protein activity of MSCs was measured. Nuclei and cytoskeleton actin were stained. Thus, the proliferation, the differentiation and the spreading of MSCs on the substrates were investigated. Cells’ spreading was remarkably increased in the substrates with high modulus of elasticity. The proliferation of MSCs was not influenced by the mechanics of the substrate whereas the spreading was changed remarkably. The same behavior was noticed in the case of differentiation. More days of culture are indicated for further investigation of the cells’ differentiation. Η αλληλεπίδραση μεταξύ κυττάρου και βιοϋλικού διαδραματίζει πρωτεύοντα ρόλο στον τομέα της ιστομηχανικής. Η κυτταρική απόκριση στις τοπογραφικές, χημικές και μηχανικές ιδιότητες του υποστρώματος μελετάται ευρέως στην τρέχουσα βιβλιογραφία [1] [2] [3]. Συγκεκριμένα, η προσκόλληση, η μετανάστευση, η εξάπλωση, ο πολλαπλασιασμός και η διαφοροποίηση αποτελούν τις κύριες κυτταρικές δραστηριότητες που επηρεάζονται από τις ιδιότητες των βιοϋλικών-υποστρωμάτων. Στην παρούσα εργασία θα μελετηθούν υποστρώματα με μεγάλο εύρος τιμών μέτρου ελαστικότητας. Στην μέχρι ώρας βιβλιογραφία εμφανίζονται αρκετές μελέτες με το θέμα αυτό, όμως επικεντρώνονται σε μικρά εύρη τιμών μέτρου ελαστικότητας από 0,1-40kPa [12-13]. Για αυτό, θα μελετηθεί μια ποικιλία υποστρωμάτων με μέτρα ελαστικότητας από kPa εως και GPa, ώστε να ληφθεί μια πιο συνολική εικόνα της κυτταρικής απόκρισης. Επιπλέον, η τοπογραφία και η χημεία του υποστρώματος θα διατηρούν σταθερές, ώστε να καταστεί σαφές αν, η κυτταρική συμπεριφορά διαφοροποιείται λόγω αυτού του συγκεκριμένου μηχανικού παράγοντα και όχι λόγω άλλων παραγόντων. Τιτάνιο, οδοντιατρική ρητίνη, πολύ-καπρολακτόνη (PCL), πολύ-καπρολακτόνη ενισχυμένη με νανοσωλήνες άνθρακα κατασκευάστηκαν με σκοπό να επιτευχθεί μεγάλο εύρος στο Μέτρο Ελαστικότητας του υποστρώματος. Τα εν λόγω υποστρώματα είχαν το ίδιο χημικό προφίλ, καθώς επικαλύφθηκαν με την ίδια πρωτεΐνη, την ινονεκτίνη. Μετρήθηκε η αλκαλική φωσφατάση και η ολική πρωτεΐνη, και επιπλέον βάφτηκαν οι πυρήνες και η ακτίνη του κυτταροσκελετού. Έτσι, ερευνήθηκε ο κυτταρικός πολλαπλασιασμός, η διαφοροποίηση και η εξάπλωση των μεσεγχυματικών κυττάρων (MSCs) στα επιμέρους υποστρώματα. Η κυτταρική εξάπλωση αυξήθηκε αισθητά στα υποστρώματα με μεγάλο μέτρο Ελαστικότητας. Ο πολλαπλασιασμός των MSCs δεν επηρεάστηκε από τις διακυμάνσεις του μέτρου ελαστικότητας του υποστρώματος. Η ίδια συμπεριφορά παρατηρήθηκε και στην περίπτωση της διαφοροποίησης. Περισσότερες μέρες καλλιέργειας προτείνονται για τη περαιτέρω διερεύνηση της κυτταρικής διαφοροποίησης. 2017-08-24T09:35:24Z 2017-08-24T09:35:24Z 2017-06-29 Thesis http://hdl.handle.net/10889/10535 en 0 application/pdf |