Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10889/11614
Title: 3D scaffold development for tissue engineering
Other Titles: Ανάπτυξη τρισδιάστατων ικριωμάτων για ιστομηχανικές εφαρμογές
Authors: Πάντσιος, Πασχάλης
Keywords: Bioreactors
Tissue engineering
Keywords (translated): Βιοαντιδραστήρες
Ιστομηχανική
Abstract: During this thesis a novel perfusion bioreactor was constructed. Based on an existing bioreactor apparatus [1], investigating previous researches and using spare parts found in the Laboratory the bioreactor was designed and assembled. It was tested for functionality and non-toxicity by culturing cells in it and it passed. In association with Biomedical Research Foundations (Academy of Athens), Human Umbilical Artery specimens were tested. The ulterior purpose is to use HUA as grafts. Mesenchymal Stem Cells cultivated in decellularized HUA in incubator for one day and in the perfusion bioreactor for five days. The main parameter controlled was the flow rate, depending on the shear stress of the fluid (culture medium) flow. The results were significant. A successful recellularization was accomplished with a high cell density on the lumen of arteries. The results are depicted implementing Hematoxylin & Eosin Stain and confocal microscopy techniques processed at the BRFAA. The second experimental series consisted of ten-layered Polycaprolactone-Carbon Nanotubes scaffolds, manufactured in our Laboratory using a prototype Electrospinning unit. PCL-CNT scaffolds are considered promising tool for osteogenesis. Perfusion bioreactor MSC cultures, halting at one and three days, were compared to static cultures applying MTT assay. A strong indication was deducted that perfusion is quite more efficient to the proliferation of MSC, than in the case of static culture. Unfortunately, the time margins were narrow enough to be an obstacle to a more thorough investigation of the researches above. More days of culture and repetitive experiments are considered mandatory for a complete investigation. Finally, the next step should be the investigation of MSC differentiation to either endothelial cells, or osteocytes, regarding HUA and PCL-CNT scaffolds, respectively.
Abstract (translated): Στην παρούσα Διπλωματική εργασία κατασκευάστηκε ένα πρωτότυπο σύστημα βιοαντιδραστήρα έγχυσης. Ο σχεδιασμός του εν λόγω βιοαντιδραστήρα βασίστηκε σε έναν ήδη υπάρχοντα πρωτότυπο βιοαντιδραστήρα [1], καθώς και σε εκτενή μελέτη της προϋπάρχουσας βιβλιογραφίας. Πραγματοποιήθηκε έλεγχος λειτουργίας και μη-τοξικότητας, ο οποίος ήταν επιτυχής. Σε συνεργασία με το Ινστιτούτο Ιατροβιολογικών Ερευνών της Ακαδημίας Αθηνών (ΙΙΒΕΑΑ) πραγματοποιήθηκαν πειράματα σε αποκυτταρωμένες ανθρώπινες αρτηρίες ομφάλιου λώρου. Ο απώτερος σκοπός είναι η χρησιμοποίηση των αρτηριών ως εμφυτεύματα, καθώς υπάρχει έλλειψη λύσης όσον αφορά την αντικατάσταση των αγγείων μικρής διαμέτρου. Καλλιεργήθηκαν μεσεγχυματικά βλαστοκύτταρα σε αποκυτταροποιημένα δοκίμια αρτηριών, αρχικά σε επωαστήρα για μία ημέρα και έπειτα στον βιοαντιδραστήρα για πέντε μέρες, με αλλαγή του θρεπτικού υγρού την τρίτη μέρα. Η μοναδική παράμετρος που λήφθηκε υπόψη ήταν η παροχή όγκου της ροής, βασιζόμενη στη διατμητική τάση του ρευστού. Τα ποιοτικά αποτελέσματα ήταν αξιοσημείωτα. Κύτταρα ήταν προσκολλημένα κατά μήκος του αυλού των αγγείων παρουσιάζοντας υψηλή κυτταρική πυκνότητα. Τα αποτελέσματα εξήχθησαν και επεξεργάστηκαν από το ΙΙΒΕΑΑ κάνοντας χρήση της βαφής αιματοξυλίνης-ηωσίνης και αξιοποιώντας την τεχνική της συνεστιακής μικροσκοπίας. Η δεύτερη σειρά πειραμάτων αποτελούνταν από πολυστρωματικά (δέκα στρωμάτων) ικριώματα πολυκαπρολακτόνης-νανοσωληνών άνθρακα, τα οποία παρασκευάστηκαν στο Εργαστήριο μας μέσω μιας πρωτότυπης διάταξης electrospinning. Το παραπάνω πολυμερικό κράμα καθίσταται πολλά υποσχόμενο για σκοπούς οστεογένεσης. Στα ικριώματα καλλιεργήθηκαν βλαστοκύτταρα αρχικά για μια μέρα στατικά και έπειτα για είτε μία, είτε τρεις μέρες στον βιοαντιδραστήρα. Εξήχθησαν αποτελέσματα εφαρμόζοντας την ανάλυση ΜΤΤ, βάσει της οποίας έγινε σύγκριση με στατικές καλλιέργειες κυττάρων σε ικριώματα και έχοντας ως αναφορά την καλλιέργεια σε πλαστικό τρυβλίο. Παρουσιάστηκε ισχυρή ένδειξη για την αποτελεσματικότητα του βιοαντιδραστήρα στον κυτταρικό πολλαπλασιασμό. Ως μελλοντική έρευνα προτείνονται διαφορετικές μέρες καλλιέργειας και περισσότερες επαναλήψεις των πειραμάτων με σκοπό την εξαγωγή στατιστικών συμπερασμάτων. Εν κατακλείδι, το επόμενο ερευνητικό βήμα θα ήταν η ανίχνευση βέλτιστων συνθηκών για κυτταρική διαφοροποίηση, είτε σε ενδοθηλιακά, είτε σε οστεοκύτταρα, όσον αφορά τις αρτηρίες και ικριώματα, αντίστοιχα.
Appears in Collections:Τμήμα Ηλεκτρολ. Μηχαν. και Τεχνολ. Υπολογιστών (ΜΔΕ)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Nemertes_Pantsios(ele).pdf2.61 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons