Trīsdimensionāli drukāta mugurkaula starpskriemeļu diska modeļa izveide un izmantoto materiālu biosaderības novērtēšana

Abstract

Darba mērķis bija pārbaudīt polikaprolaktona un algināta biogēla biomateriālu biosaderību, audzējot tajos cilvēka osteosarkomas un hondrocītu šūnu līnijas, lai noteiktu, vai šie biomateriāli ir atbilstoši trīsdimensionāli printēta starpskriemeļa diska modeļa izveidei. Bakalaura darbā tika pārbaudīti divi dažādi trīsdimensionālās drukāšanas biomateriāli: *PCL (polikaprolaktons), *PH (polisaharīdu hidrogēls). Kā testa sistēma tika izmantota cilvēka hondrocītu šūnu līnija C20A4 un pēc ekspozīcijas tika pārbaudīta to dzīvotspēja, izmantojot plūsmas citometru vai krāsošanu ar tripānzilo krāsvielu. Lai novērotu augšanas tendences, kā indikatoršūnu testa sistēma pirms eksperimentālā darba ar hondrocītiem tika izmantota arī osteosarkomas šūnu līnija MG-63-GFP. Šī šūnu līnija ir modificēta ar zaļi fluorescējošo proteīnu, kas ļauj ērtāk novērot to proliferāciju un veidotās struktūras fluorescences mikroskopā. Novērtējot testsistēmas dzīvotspēju pēc ekspozīcijas ar PCL audu pamatnēm jeb matriksiem, tika konstatēts, ka PCL biomateriāls ir piemērots muguras starpskriemeļu diska transplantāta modeļa veidošanai. Arī vizuāli indikatoršūnas PCL biomateriālā divu nedēļu laikā proliferēja un veidoja trīsdimensionālas struktūras PCL materiāla porās. Darbā iegūtie rezultāti par hondrocītu šūnu dzīvotspēju pēc to ekspozīcijas polisaharīdu hidrogēlā parāda, ka ekspozīcijas laikā to dzīvotspēja, salīdzinot ar pozitīvo kontroli, ir būtiski samazināta. Tomēr indikatoršūnas hidrogēlā divu nedēļu laikā proliferēja un nebija novērojama paaugstināta šūnu bojāeja. Darbs izstrādāts Paula Stradiņa Klīniskās universitātes slimnīcas Šūnu transplantācijas nodaļas laboratorijā no 2017. gada jūnija līdz 2018. gada maijam.

The aim of this study was to examine polycaprolactone and alginate biogel biocompatibility, growing human osteosarcoma and chondrocyte cell lines in them to determine, whether these biomaterials are appropriate for three-dimensionally printed intervertebral disk model development. Two different three-dimensional printing biomaterials were examined in bachelor's thesis: *PCL (polycaprolactone), *PH (polysaccharide hydrogel). Human chondrocyte cell line C20A4 was used as a test system and after exposition their viability was tested, using flow cytometer or dyed with trypan blue dye. To determine growth tendencies, osteosarcoma cell line MG-63-GFP was used as an indicator cell test system. This cell line has been modified with green fluorescent protein, that allows to observe their proliferation and formed structures in fluorescence microscope. Evaluating viability of the test system after exposition with PCL matrixes, it was stated that PCL biomaterial is appropriate for spinal intervertebral disc transplantate model development. Also, visually through two week period indicator cells proliferated in PCL biomaterial and made three-dimensional structures in PCL material pores. Results that were obtained in this experiment about chondrocyte viability after their exposition in polysaccharide hydrogel, showed that viability in exposition time, compared to positive control, are statistically lower. However, indicator cells in hydrogel in two weeks period of time proliferated and there were no increased cell death observed. The study was done in Pauls Stradins Clinical University hospital's Cell transplantation department's laboratory from June 2017 until May 2018. Key words: three-dimensional bioprinting, chondrocytes, polycaprolactone, polysaccharide hydrogel, viability, biocompatibility. The title of the work: Three-dimensionally printed spinal intervertebral disc model development and biocompatibility assessment for applied materials.