Bioengineering / Biyomühendislik
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/4529
Browse
20 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, GülistanMekanik 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 Manyetik levitasyon yöntemiyle kemik hücrelerinin ağırlıksız ortamda kültürlenmesi(2019) Tekin, Hüseyin Cumhur; Arslan Yıldız, Ahu; Özçivici, EnginMekanik 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.Conference Object Deep Convolutional Neural Networks for Viability Analysis Directly From Cell Holograms Captured Using Lensless Holographic Microscopy(The Chemical and Biological Microsystems Society (CBMS), 2019) Delikoyun, Kerem; Çine, Ersin; Anıl İnevi, Müge; Özçivici, Engin; Özuysal, Mustafa; Tekin, Hüseyin CumhurCell viability analysis is one of the most widely used protocols in the fields of biomedical sciences. Traditional methods are prone to human error and require high-cost and bulky instrumentations. Lensless digital inline holographic microscopy (LDIHM) offers low-cost and high resolution imaging. However, recorded holograms should be digitally reconstructed to obtain real images, which requires intense computational work. We introduce a deep transfer learning-based cell viability classification method that directly processes the hologram without reconstruction. This new model is only trained once and viability of each cell can be predicted from its hologram. © 2019 CBMS-0001.Article Citation - WoS: 13Citation - Scopus: 15Cytotoxic Tolerance of Healthy and Cancerous Bone Cells To Anti-Microbial Phenolic Compounds Depend on Culture Conditions(Humana Press, 2019) Karadaş, Özge; Meşe, Gülistan; Özçivici, EnginCarnosol and carnosic acid are polyphenolic compounds found in rosemary and sage with known anti-oxidant, anti-inflammatory, and anti-microbial properties. Here, we addressed the potential use of carnosol and carnosic acid for in vitro bone tissue engineering applications, specifically depending on their cytotoxic effects on bone marrow stromal and stem cells, and osteosarcoma cells in monolayer and 3D cultures. Carnosol and carnosic acid displayed a bacteriostatic effect on Gram-positive bacteria, especially on S. aureus. The viability results indicated that bone marrow stromal cells and bone marrow stem cells were more tolerant to the presence of carnosol compared to osteosarcoma cells. 3D culture conditions increased this tolerance further for healthy cells, while not affecting the cytotoxic potential of carnosol for osteosarcoma cells. Carnosic acid was found to be more cytotoxic for all cell types used in the study. Results suggest that phenolic compounds might have potential use as anti-microbial and anti-carcinogenic agents for bone tissue engineering with further optimization for controlled release.Article Citation - WoS: 8Citation - Scopus: 11Application of Low Intensity Mechanical Vibrations for Bone Tissue Maintenance and Regeneration(TÜBİTAK, 2016) Ölçüm, Melis; Baskan, Öznur; Karadaş, Özge; Özçivici, EnginPhysical 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: 79Citation - Scopus: 93Magnetic Force-Based Micro Fluidic Techniques for Cellular and Tissue Bioengineering(Frontiers Media S.A., 2018) Yaman, Sena; Anıl İnevi, Müge; Özçivici, Engin; Tekin, Hüseyin CumhurLive cell manipulation is an important biotechnological tool for cellular and tissue level bioengineering applications due to its capacity for guiding cells for separation, isolation, concentration, and patterning. Magnetic force-based cell manipulation methods offer several advantages, such as low adverse effects on cell viability and low interference with the cellular environment. Furthermore, magnetic-based operations can be readily combined with microfluidic principles by precisely allowing control over the spatiotemporal distribution of physical and chemical factors for cell manipulation. In this review, we present recent applications of magnetic force-based cell manipulation in cellular and tissue bioengineering with an emphasis on applications with microfluidic components. Following an introduction of the theoretical background of magnetic manipulation, components of magnetic force-based cell manipulation systems are described. Thereafter, different applications, including separation of certain cell fractions, enrichment of rare cells, and guidance of cells into specific macro- or micro-arrangements to mimic natural cell organization and function, are explained. Finally, we discuss the current challenges and limitations of magnetic cell manipulation technologies in microfluidic devices with an outlook on future developments in the field.Conference Object Role of Connexin 32 on Gap Junctions in Breast Cancer Cells With Varying Metastatic Potential.(American Society for Cell Biology, 2017) Uğur, Deniz; Özçivici, Engin; Meşe, Gülistan[No abstract available]Conference Object Investigating the Role of Connexin 32 in Cell Cycle, Cell Viability and Epithelial To Mesenchymal Transition of Normal Breast and Breast Cancer Cells(American Society for Cell Biology, 2017) Adak, Aslı; Özçivici, Engin; Meşe, Gülistan[No abstract available]Conference Object Genetic Determinants of Musculoskeletal Adaptations To Unloading and Reloading(Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2019) Özçivici, Engin; Judex, StefanLack of weight bearing is one of the most critical limitations for long term health of bone tissue in space missions. In this study, we performed a series of Quantitative Trait Locus (QTL) analysis of musculoskeletal traits to define genomic modulators adaptations to mechanical unloading and subsequent reloading using a genetically heterogeneous (F2 BALBxC3H) female mouse population. The identified regions on genome contain genes that regulate musculoskeletal adaptations to weightlessness and further studies may help to categorize individuals that are at risk for greater tissue loss during weightlessness and/or low tissue recovery during reambulation.Conference Object Citation - WoS: 5Citation - Scopus: 8Lensless Digital In-Line Holographic Microscopy for Space Biotechnology Applications(Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2019) Delikoyun, Kerem; Çine, Ersin; Anıl İnevi, Müge; Özuysal, Mustafa; Özçivici, Engin; Tekin, Hüseyin CumhurBiomechanical changes at cellular level can dramatically affect living organisms in both aviation and space applications. Weightlessness induces morphological alteration of cells, which leads to tissue loss. Therefore, scientists have been studying the effect of weightlessness using cell culture based biological experiments using conventional microscopes. However, strict requirements regarding cost, weight and functionality limit the use of conventional microscopes in space environment. Lensless digital in-line holographic microscopy enables to use low-weight, low-cost and robust elements, such as a light emitting diode (LED), an aperture and an imaging sensor, instead of bulky, expensive and fragile optical elements, such as lenses, mirrors and filters. This technology offers a high field of view compared to conventional microscopes without affecting the resolution and it is also suitable for remote sensing applications with automated imaging capabilities. Here, we present a portable digital in-line holographic microscopy platform that allows to visualize cells and to analyze their viability in a microfluidic chip. The platform offers microscopic imaging with 1.55 mu m spatial resolution, 21.7 mm(2) field of view and image coloring capability. This platform could potentially play an important role in space biotechnology applications by enabling low-cost, high-resolution and portable monitoring of cells.