Exprese cytokinů a proteinů extracelulární matrix na buněčných kulturách

Bc. Veronika Žáková

Bachelor's thesis

Cytokine and extracellular matrix proteins expression in cell cultures

Abstract:

Nitinol (NiTi), an alloy of nickel and titanium, is a popular biomaterial, which is widely used in different biomedical applications due to its shape memory and superelastic property. The potential problem with Nitinol alloy is the release of metal ions, which can have adverse effects on cells and tissues in the presence of this alloy. In the human body, nickel ions can play a role in the onset of different pathologies including allergic reaction and inflammatory response. The aim of this study was to determine the level of the expression of pro-inflammatory cytokine TNF-α and protease MMP-13 – in human osteoblastic cells and endothelial cells (HUVEC) cultivated in the presence of nitinol alloy. The concentration of TNF-α and MMP-13 was measured by ELISA. NiTi alloy was demonstrated to activate the expression of inflammatory mediators of cells. It was found that the rate of expression depends significantly on surface composition of nitinol. The results suggest that, compared with the surface modification by H2, the surface treatment with He do not cause so strong response regarding the expression of TNF-α and MMP-13, and may improve the final biocompatibility of nitinol alloy.

Abstract:

Nitinol (NiTi), slitina niklu a titanu, je populárním biomateriálem, který je díky svým vlastnostem, jakými jsou tvarová paměť a superelasticita, široce využíván v různých biomedicínských aplikacích. Potenciálním problémem slitiny nitinolu je uvolňování kovových iontů, které mohou mít nepříznivý efekt na buňky a tkáně nacházející se v přítomnosti dané slitiny. V lidském těle mohou ionty niklu hrát roli při rozvoji různých patologických stavů, včetně alergických reakcí a zánětlivé odpovědi. Cílem předkládané práce bylo stanovení míry exprese prozápalového cytokinu TNF-α a proteázy MMP-13 - v lidských osteoblastech a endoteliálních buňkách (HUVEC) kultivovaných v přítomnosti slitiny nitinolu. Koncentrace TNF-α a MMP-13 byla měřena metodou ELISA. Bylo prokázáno, že v buňkách v přítomnosti slitiny NiTi může docházet k aktivaci exprese mediátorů zánětu. Míra exprese však závisí významně na složení povrchu nitinolu. Výsledky poukazují na fakt, že modifikace povrchu slitiny He, ve srovnání s povrchovou úpravou H2, nevyvolává tak výraznou odpověď, co se týče exprese TNF-α a MMP-13, a mohla by tak zlepšovat výslednou biokompatibilitu slitiny nitinolu. Nitinol (NiTi), zliatina niklu a titánu, je populárnym biomateriálom, ktorý je vďaka svojim vlastnostiam, akými sú tvarová pamäť a superelasticita, široko využívaný v rôznych biomedicínskych aplikáciách. Potenciálnym problémom zliatiny nitinolu je uvoľňovanie kovových iónov, ktoré môžu mať nepriaznivý efekt na bunky a tkanivá nachádzajúce sa v prítomnosti danej zliatiny. V ľudskom tele môžu ióny niklu hrať úlohu pri rozvoji rôznych patologických stavov, vrátane alergických reakcií a zápalovej odpovede. Cieľom predkladanej práce bolo stanovenie miery expresie prozápalového cytokínu TNF-α a proteázy MMP-13 – v ľudských osteoblastoch a endotelových bunkách (HUVEC) kultivovaných v prítomnosti zliatiny nitinolu. Koncentrácia TNF-α a MMP-13 bola meraná metódou ELISA. Bolo preukázané, že v bunkách v prítomnosti zliatiny NiTi môže dochádzať k aktivácii expresie mediátorov zápalu. Miera expresie však závisí významne na zložení povrchu nitinolu. Výsledky poukazujú na fakt, že modifikácia povrchu zliatiny He, v porovnaní s povrchovou úpravou H2, nevyvoláva tak výraznú odpoveď, čo sa týka expresie TNF-α a MMP-13, a mohla by tak zvyšovať výslednú biokompatibilitu zliatiny nitinolu.

Keywords

nitinol, HUVEC, osteoblasty, MMP-13, TNF-α, ELISA, osteoblasts

Language used: Slovak

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 5. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 21. 6. 2017
• Supervisor: doc. RNDr. Monika Pávková Goldbergová, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Applied Biochemistry / Applied Biochemistry