Phd Degree / Doktora
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/2869
Browse
4 results
Search Results
Doctoral Thesis Yonga Üstü Laboratuvar Platformunda Biyobelirteçlerin Otomatik Algılanması(2025) Karakuzu, Betül; Tekin, Hüseyin Cumhur; Güven, SinanBiyobelirteçlerin düşük konsantrasyonlarda tespiti, erken hastalık teşhisine imkân veren değerli bilgiler sağlayabilir. Biyobelirteç tespitleri için genellikle elektrokimyasal, optik, elektriksel ve renk ölçümsel tespit yöntemleri kullanılsa da bu yöntemler genellikle yüksek örnek hacmi, deneyimli personel ve uzun analiz süresi gerektirir. Bu tez, otomatik ve eş zamanlı biyobelirteç analizini mümkün kılan yeni yonga üstü laboratuvar (lab-on-a-chip, LOC) konseptlerini sunmaktadır. İlk olarak, kronik böbrek hastalığı takibine yönelik olarak, 18 µL serumda 2 mg dL-1 ve 180 µL fosfat tamponlu tuz çözeltisinde 1 mg dL-1 gibi düşük konsantrasyon seviyelerinde enzime bağlı bağışıklık deneyi (ELISA) tabanlı kreatinin analizi yapabilen bir otomatik elektromekanik LOC platformu geliştirilmiştir. Bu platform ~50 dakikada test başına 2,7$ maliyetle kreatinin algılama imkânı sunabilmektedir. İkinci olarak, 'çip üstü kreatinin' platformu tasarlanmış ve sadece 15 dakikada 20 µL serumda 0,1-2 mg dL-1 aralığında kreatinin başarıyla tespit edilmiştir. Bu platform %0,3 sapma ve %1,2 toplam hata ile optimum doğruluğa sahiptir. Son olarak, mikropartiküllerin ve hücrelerin yoğunluğunu ve manyetik duyarlılığını aynı anda ölçebilen yeni bir manyetik levitasyon temelli yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntemle, Paclitaxel ilacının kanser hücreleri üzerindeki etkisi, hücre yoğunluğu ve duyarlılıktaki değişimler ölçülerek başarıyla değerlendirilmiştir. Ayrıca sağlıklı ve orak hücreli kırmızı kan hücrelerinin farklı yoğunluk ve manyetik özellikler sergilediği gösterilmiş olup, bu yöntemin orak hücre anemisi teşhisinde potansiyel bir araç olabileceği ortaya konmuştur. Bu tezde sunulan LOC yaklaşımları, çok düşük örnek hacimleriyle, hassas, kullanımı kolay ve maliyet etkin tanı testlerinin geliştirilmesine olanak tanıyarak, tanı uygulamalarında yenilikçi çözümler önermektedir.Doctoral Thesis Utilization of 3D Cell Culture Methodologies To Model Alzheimer's Disease(01. Izmir Institute of Technology, 2025) Kartal, Rümeysa Bilginer; Yıldız, Ahu Arslan; Güven, SinanBu tez, Manyetik Levitasyon (MagLev) teknolojisini kullanarak Alzaymır hastalığının üç boyutlu (3B) bir in-vitro platformda modellenmesini tanıtmaktadır. Alzaymır hastalığı, bilişsel gerileme ve nöronal dejenerasyona yol açan amiloid beta (Aβ) birikimi ile karakterize edilir. Alzaymır hastalığı, geleneksel iki boyutlu (2B) hücre kültürleri ve hayvan modelleri kullanılarak modellenmiştir. Deneysel modeller değerli bilgiler sağlamış olsa da bu modeller insan beyninin fizyolojisini yansıtmakta başarısız olmaktadır. Bu nedenle, daha gerçekçi deneysel platformlara ihtiyaç vardır. Bu çalışmada, iki farklı hücre hattı kullanılarak 3B Alzaymır hastalığı modelleri oluşturulmuştur. SH-SY5Y ve PC-12 hücreleri, MagLev teknolojisi kullanılarak 3B hücresel yapılar oluşturacak şekilde kültürlenmiştir. Daha sonra, Alzaymır hastalığının patolojisinde nörotoksisiteyi artıran ve hastalığın ilerlemesine neden olan Aβ1-42 agregatları modele eklenerek 3B Alzaymır hastalık modelleri oluşturulmuştur. Bu çalışmanın bir diğer yönü, Aβ agregatlarını disosiye ettiği bilinen Kurkumin'in nöroprotektif potansiyelini değerlendirerek 3B hastalık modelini bir ilaç tarama platformu olarak kullanmaktır. Elde edilen bulgular, optimal konsantrasyonlarda Kurkumin'in, Aβ kaynaklı nörotoksisiteyi önemli ölçüde azalttığını göstererek terapötik bir ajan olarak potansiyelini vurgulamaktadır. Bu çalışma, Aβ ile indüklenen 3B Alzaymır hastalığı modellerinin MagLev tekniği kullanılarak başarıyla geliştirildiğini ve bir ilaç tarama platformu olarak uygulandığını göstermektedir. Bu model, nörodejeneratif hastalık araştırmalarında geleneksel yaklaşımlara değerli bir alternatif sunmaktadır. Ayrıca, Alzaymır hastalığının altında yatan mekanizmaların anlaşılmasına katkıda bulunarak yeni terapötik stratejilerin keşfini kolaylaştırabilir.Doctoral Thesis Engineering a Novel Cyp119 With High Biocatalytic Efficiency by Optimization of Protein Interactions and Electron Transfer(01. Izmir Institute of Technology, 2024) Kakımova, Akbota; Eraltuğ, Nur Başak Sürmeli; Güven, SinanSitokrom P450 enzimleri, birçok biyoteknolojik uygulama için mükemmel bir seçimdir. P450 sistemlerinin daha geniş uygulamalarını sınırlayan çeşitli zaafları vardır; redoks partner proteinleri yoluyla NAD(P)H'den elektron transferine duyulan ihtiyaç nedeniyle bu sistemlerin karmaşıklığı, NAD(P)H oksidasyonu ile ürün oluşumu arasındaki kopukluk gibi. Yüksek aktiviteye sahip rekombinant P450 enzim sistemleri, optimum redoks partnerleri seçilerek, bölgeye yönelik mutajenez kullanılarak veya farklı redoks ortakları denenerek elde edilebilir. P450'ler arasında ısıya dayanıklı asidotermofilik Sulfolobus acidocaldarius arkesinden elde edilen CYP119 enziminin biyokatalizör olarak potansiyeli yüksektir. Bu çalışmada, elektron transfer partneri, putidaredoxin (Pdx) ve termofilik CYP119 enzimi arasındaki protein-protein etkileşim incelenmiş ve rasyonel tasarımla elektron transfer verimliliği iyileştirilmiştir. On dört çeşit mutantlar tasarımı, PyRosetta Yazılımı kullanılarak, Rosie Docking Server ile docking yapıldı. Elde edilen sonuçlara göre, deneysel işlemler için N34E, D77R, N34E-D77R mutasyonları seçildi. CYP119 ve N34E, N34E-D77R ve D77R mutantların laurık asitle bağlanmasının ayrışma sabitleri (Kd) fark spektroskopisi ile 19 µM, 35 µM, 23 µM ve 87 µM olarak belirlendi. CYP119 için Pdx bağlanmasına ilişkin literaturde bildirilen Kd değeri 2100 µM. CYP119 ve N34E, N34E-D77R ve D77R mutantların Pdx ile bağlanmasının fark spektroskopisi ayrışma sabitleri ise 2440 µM, 112 µM, 200 µM ve 797 µM değerleri olarak gözlemledi. Böylece N34E mutasyonunda elektron transfer hızı 21 kat, N34E-D77R mutasyonunda ise 12 kat artıyor. D77R mutasyonu Koo (2002) tarafından önerildigi gibi bağlanmada yaklaşık 4 kat artışı doğruladı. Bu sonuçlar N34E ve N34E-D77R mutasyonlarının Pdx'e daha yüksek afiniteyle bağlandığına dair doğrudan kanıt sağlar. Bu CYP119-Pdx-PdR sisteminde elektron transfer hızında artış sağlar.Doctoral Thesis Magnetic Levitation of Cells From Bone Marrow Origin(Izmir Institute of Technology, 2021) Anıl İnevi, Müge; Özçivici, Engin; Güven, SinanMagnetic levitation via negative magnetophoresis is a new label-free technology that is important in cell- and tissue-level bioengineering applications. Biofabrication applications of the technology is an area that still needs to be developed. In this doctoral thesis, 3D cellular structures with contrable size and cellular arrangement were formed and cultured with magnetic levitation using bone marrow-derived stem cells in both a miniature system that provides levitation between two magnets and a ring magnet-based large-scale system. First, a miniaturized magnetic levitation system that allows real-time imaging was produced and comprehensive protocols were described for its use for both single-cell level analysis and cell culture. With this setup, complex in situ 3D cellular aggregates were formed and their culture was maintained by levitation. Then, a new system that provides levitation on a single ring magnet was produced and used for biofabrication for the first time to overcome the reservoir volume constraint in the existing system and thus to create larger and symmetrical 3D cellular clusters. With the elimination of the upper limit in the system, the volume of the chamber was increased and the medium and biological structure transfer became easily applicable. It has been shown that this ring magnet-based magnetic levitation setup is suitable for cell culture, formation of millimeter-sized cellular structures with various cell types, and that pre- formed cellular structures can be combined by levitation. The low-cost and easy-to-use systems presented in this thesis have the potential to be applied in many areas such as tissue engineering and drug testing.