TR Dizin İndeksli Yayınlar / TR Dizin Indexed Publications Collection
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/7149
Browse
7 results
Search Results
Research Project Erişkin kök hücrelerinde doku yönelimi ve dış mekanik etkilere bağlı gelişen altyapısal değişikliklerin karakterizasyonu(TÜBİTAK - Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu, 2015) Özçivici, Engin; Yalçın Özuysal, Özden; Meşe Özçivici, Gülistan; 03.01. Department of Bioengineering; 04.03. Department of Molecular Biology and Genetics; 03. Faculty of Engineering; 04. Faculty of Science; 01. Izmir Institute of TechnologyMekanik titreşim uygulanması hem kemik hücrelerinde mineralizasyonu arttırdığı hem de kemik iliğindeki kök hücrelerini kemik yönelimine soktuğu için kemik kütlesini arttırıcı bir etkiye sahiptir. Mekanik sinyaller ayrıca yağ dokusu oluşumunu kemik iliği ve diğer yağ depolarında engeller özelliklere sahiptir. Kemik ve yağ hücrelerinin ortak bir hücre tipinden geldikleri düşünülürse, mekanik titreşim sinyalleri kullanılarak kemik oluşumu arttırılırken eşzamanlı olarak yağ oluşumu azaltılabilir. Halihazırda kemik iliği kök hücrelerinin bu tip mekanik titreşim sinyallerine duyarlı olup olmadığı ve eğer duyarlıysa bu sinyallere nasıl adapte olduğu henüz net olarak bilinmemektedir. Burada fare kemik iliğinden alınan mezenkimal D1-ORL-UVA kök hücreleri atıl durumda, kemik yöneliminde ya da yağ yönelimindeyken günlük mekanik titreşimlere (0.15g, 90 Hz, 15dk/gün) 7 gün boyunca maruz bırakıldı ve bu titreşimlerin hücrelerde yarattığı hücresel, morfolojik ve moleküler değişimler araştırıldı. Atıl durumdaki kök hücrelerde mekanik sinyaller hücre üremesini, hücrelerin toplam aktin miktarını ve kalınlığını arttırdığı gözlendi. Kemik yönelimi sırasında da mekanik sinyaller toplam aktin miktarı, aktin kalınlığı ve hücrelerin membran pürüzlülüklerini arttırdılar. Yağ yönelimi sırasında ise uygulanan mekanik kuvvetlerin hücrelerin yağ biriktirmesinden kaynaklanan morfolojik ve altyapısal etkileri geri çevirdiği gözlendi. Mekanik titreşimlerin ayrıca tüm yönelimler için hücrelerarası iletişimi arttırdıkları gözlendi. Sonuçlar yüksek frekanslı ve düşük genlikli mekanik titreşimlerin mezenkimal kök hücrelerin yönelimlerini belirleyen faktörlere önemli etkilerde bulunduklarını düşündürmektedir. Klinik aşamaya ulaşabilirse bu sonuçlar ilaçtan bağımsız bir etkinin kemik erimesi ve obezite için kullanılabileceğini düşündürmektedir.Research Project Mekanik titreşimlerin meme kanseri hücrelerinin davranışlarına etkisi(2015) Özçivici, Engin; Yalçın Özuysal, Özden; 03.01. Department of Bioengineering; 04.03. Department of Molecular Biology and Genetics; 03. Faculty of Engineering; 04. Faculty of Science; 01. Izmir Institute of TechnologyHer geçen gün artan epidemiyolojik bulgular fiziksel egzersizin kanser üzerinde, özellikle meme, prostat ve kolon kanserlerinde önleyici bir etkisi olduğunu ortaya koymaktadır. Varolan bulgulara rağmen kanser ve fiziksel egzersiz arasındaki etkileşimin biyolojik mekanizması hücre kültürü ve hayvan deneyleriyle ortaya çıkarılamamıştır. Tıbbi literatür egzersizin kanser üzerindeki önleyici etkisini sistemler bazında oluşan bağışıklık, metabolik aktivite, dolaşımdaki hormonlar ve vücuttaki yağ oranları ile açıklamaya çalışmaktadır. Buna rağmen, mekanik kuvvetlerin sağlıklı hücreler üzerindeki düzenleyici etkisi düşünüldüğünde bu etkilerin kanserli hücreler üzerinde de etkin olabileceğinden şüphelenilmektedir. Mekanik kuvvetleri kanser hücrelerinin üreme ve organizasyon özelliklerini kontrol etmek için kullanma düşüncesi alternatifleri göz önüne alındığında (örneğin kemoterapi, ışın tedavisi) yan etkilerinin yokluğu ve sinyallerin doğallığı sebebiyle oldukça avantajlıdır. Bu konuda yeterli bilimsel çalışma olmamakla beraber aynı zamanda kanser dokusu (tümör) mikroçevresi düşünüldüğünde bazı engeller ortaya çıkmaktadır. Tümörde hücre dışı matrisi sağlıklı dokulara göre daha sertken, kanser hücreleri bozulan altyapısal özellikleri sebebiyle sağlıklı hücrelere göre çok daha yumuşaktır. Bu yüzden tümör dokularında oluşan kuvvetler “stress shielding” adı verilen prensip sebebiyle hücreleri değil daha sert olan hücre dışı matrisin yüklenmesini sağlarlar. Önerilen projede bu durumun önüne geçilmek için kanser hücreleri matriste oluşan kuvvetlerden bağımsız ve Newton prensipleriyle, yani ivmelenen kütlede oluşan kuvvetler sayesinde yüklenmeye maruz bırakılacaktır.Research Project Manyetik levitasyon yöntemiyle kemik hücrelerinin ağırlıksız ortamda kültürlenmesi(2019) Tekin, Hüseyin Cumhur; Arslan Yıldız, Ahu; Özçivici, Engin; 03.01. Department of Bioengineering; 03. Faculty of Engineering; 01. Izmir Institute of TechnologyMekanik kuvvetler canlılarda özellikle kas ve kemik dokularının sağlıklı formlarda bulunmasında ve fonksiyonlarını yerine getirmesinde önemli rol oynarlar. Mekanik kuvvetlerin kısmen ya da tamamen ortadan kalktığı felç, yatalaklık, yaşlılık ve yerçekimsiz ortam koşulları kas ve kemik dokusunda ciddi miktarda kayıplar meydana getirmektedir. Kemik doku kayıplarına ek olarak mekanik yüklenmenin ortadan kalkması kemik iliğinde bulunan ve kemik hücre havuzunu oluşturan mezenkimal kök hücrelerin yağ yönelimine girmelerine ve kemik iliğinin aşırı miktarda yağlanmasına sebep olur. Bu durum kemiklerde kırılma riskini arttırır. Ayrıca yağ yönelimine bir kez giren kök hücreler kronik olarak tekrar kemik oluşturmaya, dolayısıyla rejenerasyona kolayca yönelemezler. Yaşam koşulları ya da ilerleyen yaş sebebiyle bir insanın kemik kütlesini kaybedip yağ kütlesi kazanmasının birey ve toplum için ciddi bir sosyo-ekonomik maliyeti vardır. Modern toplumda yaş ortalaması artıp hareket ihtiyacı azalırken, kemik erimesi (osteoporoz) ve şişmanlık (obezite) oranlarında da bir artış görülmekte ve bu hastalıkların tedavisi için gereken maddi kaynaklar toplum refahını kısıtlamaktadır. Bu durumla mücadele edebilmek için tedaviye yönelik biyomedikal yaklaşımların geliştirilmesi gerekmektedir. Mekanik kuvvet yoksunluğu ile kemik erimesinin arasındaki ilişkinin incelenmesi için günümüzde gönüllü yatalaklık, fiziksel sınırlama ve kasılmayı önleyici ajanların kullanılması gibi yöntemler tercih edilmektedir. Ancak bu teknikler uygulama zorluğu ve barındırdığı etik problemler dolayısı ile verimli olarak kullanılamamaktadır. Bunun yanı sıra da hücre bazındaki mekanik kuvvet yoksunluğu veya ağırlıksız ortam çalışmaları pahalı uzay uçuşları veya biyoreaktör sistemlerine olan gereksinimden dolayı detaylı olarak gerçekleştirilememektedir. Son yıllarda temel amacı hücre ayrıştırma olarak geliştirilen manyetik levitasyon tekniği kemik hücrelerinin ağırlıksız ortamda incelenebilmesi için oldukça önemli bir fırsat yaratmıştır. Bu projenin amacı manyetik levitasyon prensibini kullanarak kemik ve kemik iliği hücrelerini ağırlıksız ortamda kültürleyerek, oluşan moleküler ve hücresel değişimleri kısa ve uzun vadeli olarak incelemektir. Bu amaca ulaşmak için hücre kültürü sırasında besiyeri ortamı Gadolinyum iyonları kullanılarak paramanyetik hale getirilmiş ve hücreler iki adet neodymium mıknatısın yaratacağı manyetik ortamda ağırlık vektörleri sıfırlanmış şekilde asılı kalmıştır. Projenin sonuçlanması ile manyetik levitasyon tekniği ile ağırlıksız ortamda kemik hücre kültürü teknolojisi geliştirilmiş olacak, ayrıca kemik hücrelerinin ağırlıksız ortamda verdikleri hücresel ve moleküler yanıtların kolay ve ucuz bir şekilde incelenmesi sağlanmıştır.Research Project Halkalı Neodmiyum Mıknatısla Hücresel Manyetik Levitasyon Tekniği Geliştirilmesi ve Uygulaması(2020) Özçivici, Engin; 03.01. Department of Bioengineering; 03. Faculty of Engineering; 01. Izmir Institute of TechnologyManyetik levitasyon hücresel ve doku düzeyinde biyomühendislik uygulamalarında hücrelerin uzaktan manipülasyonu için önemli bir teknolojidir. Mevcut diamanyetik levitasyon tasarımlarının çogu, sistemin çalısma hacmini ve uygulanabilirligini sınırlayan aynı kutupları birbirine dönük iki blok mıknatıs arasında bir levitasyon haznesi içermektedir. Bu projede, biyofabrikasyon uygulamalarında kullanılmak üzere bu fiziksel sınırlamaları ortadan kaldırmak için halkalı mıknatıs tabanlı bir manyetik levitasyon sistemi olusturulmustur. Projede tanımlanan bu konfigürasyon, levitasyon sırasında besi ortamı veya hücrelerin sisteme transfer edilebilmesini ve sistemden uzaklastırılabilmesini, yüksekliginden bagımsız olarak kültür haznesi kullanılabilmesini ve böylelikle büyük boyutlu canlı yapıların üretilebilmesini ve kültürün sürdürülebilmesini mümkün kılmıstır. Biyofabrikasyon çalısmalarından önce, sistemin canlı hücrelerin levitasyonu için özkütleleri açısından uygunlugu polimerik parçacıklar ile gösterilmistir. Sistemin manyetik odaklama fonksiyonu ve hücrelerin kendi kendine bir araya gelme özelliginden yararlanarak düzenekte milimetre boyutunda 3 boyutlu canlı yapılar olusturulmus ve kültürleri cihaz içerisinde sürdürülmüstür. Burada uygulamaya sunulan manyetik levitasyon cihazı, açık bir operasyon alanı saglaması sebebiyle kültüre levitasyon esnasında ve kolay müdahale olanagı sunmustur. Proje kapsamında besi ortamındaki paramanyetik iyon konsantrasyonunu degistirerek farklı özkütlelere sahip hücre tiplerinin (kök hücre, adiposit ve kanser hücresi) levitasyonu ve 3 boyutlu yapı olusumu için manyetik levitasyon protokolleri olusturulmustur. Hücrelerin levitasyonu için gereken paramanyetik iyon konsantrasyonunun ise besi ortamın özkütlesinin arttırılması ile azaltılabilecegi gösterilmistir. Hücre saglıgı açısından zararsız oldugu proje çalısmasında gösterilmis olan bu teknik, ayrı ayrı olusturulmus 3 boyutlu canlı birimlerinin daha karmasık yapılar üretmek üzere birlesmesine de olanak saglamıstır. Ayrıca proje çıktılarında, halkalı mıknatıs tabanlı levitasyon sisteminin hücrelerden çalısılabilir mRNA izolasyonu saglayabildigi ve gen ifadesi düzeyinde çalısmalar için uygun oldugu gösterilmistir. Sonuç olarak, projede olusturulan manyetik levitasyon sistemi doku mühendisligi, ilaç testi ve kanser arastırmaları gibi çok çesitli uygulamalarda kullanım alanı bulabilecektir.Article Citation - WoS: 28Citation - Scopus: 30Bone Marrow Stem Cells Adapt To Low-Magnitude Vibrations by Altering Their Cytoskeleton During Quiescence and Osteogenesis(TUBITAK, 2015) Demiray, Levent; Özçivici, Engin; Özçivici, Engin; 03.01. Department of Bioengineering; 03. Faculty of Engineering; 01. Izmir Institute of TechnologyApplication of mechanical vibrations is anabolic to bone tissue, not only by guiding mature bone cells to increased formation, but also by increasing the osteogenic commitment of progenitor cells. However, the sensitivity and adaptive response of bone marrow stem cells to this loading regimen has not yet been identified. In this study, we subjected mouse bone marrow stem cell line D1-ORL-UVA to daily mechanical vibrations (0.15 g, 90 Hz, 15 min/day) for 7 days, both during quiescence and osteogenic commitment, to identify corresponding ultrastructural adaptations on cellular and molecular levels. During quiescence, mechanical vibrations significantly increased total actin content and actin fiber thickness, as measured by phalloidin staining and fluorescent microscopy. Cellular height also increased, as measured by atomic force microscopy, along with the expression of focal adhesion kinase (PTK2) mRNA levels. During osteogenesis, mechanical vibrations increased the total actin content, actin fiber thickness, and cytoplasmic membrane roughness, with significant increase in Runx2 mRNA levels. These results show that bone marrow stem cells demonstrate similar cytoskeletal adaptations to low-magnitude high-frequency mechanical loads both during quiescence and osteogenesis, potentially becoming more sensitive to additional loads by increased structural stiffness.Article Citation - WoS: 8Citation - Scopus: 11Application of Low Intensity Mechanical Vibrations for Bone Tissue Maintenance and Regeneration(TÜBİTAK, 2016) Ölçüm, Melis; Özçivici, Engin; Baskan, Öznur; Baskan, Öznur; Karadaş, Özge; Özçivici, Engin; 03.01. Department of Bioengineering; 01. Izmir Institute of Technology; 03. Faculty of EngineeringPhysical exercise is beneficial for bone tissue health, yet its usage is limited for preventing osteoporosis. Even though natural for the bone tissue from development to homeostasis, mechanical loads present with a multitude of physical parameters, including amplitude, duration, frequency, and distribution. Utilizing the most beneficial parameters of mechanical loads may potentiate a nonpharmaceutical tool for biotechnology to prevent and treat bone loss related to aging, bedrest, sedentary lifestyles, weightlessness, and other diseases. Low intensity vibrations (LIVs) consist of mechanical loads with amplitudes smaller than loads prescribed by habitual activity, with a higher frequency. In this review, literature covering LIV signal application on bone tissue and cellular and molecular level is presented. Studies indicate that LIV signals are safe, anabolic, and anticatabolic for skeletal tissue and are of great significance in regenerative medicine applications.Article Citation - WoS: 21Citation - Scopus: 22Effects of Spaceflight on Cells of Bone Marrow Origin(Aves, 2013) Özçivici, Engin; Özçivici, Engin; 03.01. Department of Bioengineering; 03. Faculty of Engineering; 01. Izmir Institute of TechnologyOnce only a subject for science fiction novels, plans for establishing habitation on space stations, the Moon, and distant planets now appear among the short-term goals of space agencies. This article reviews studies that present biomedical issues that appear to challenge humankind for long-term spaceflights. With particularly focus on cells of bone marrow origin, studies involving changes in bone, immune, and red blood cell populations and their functions due to extended weightlessness were reviewed. Furthermore, effects of mechanical disuse on primitive stem cells that reside in the bone marrow were also included in this review. Novel biomedical solutions using space biotechnology will be required in order to achieve the goal of space exploration without compromising the functions of bone marrow, as spaceflight appears to disrupt homeostasis for all given cell types.