Bioengineering / Biyomühendislik
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/4529
Browse
9 results
Search Results
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.Correction Citation - WoS: 2Citation - Scopus: 2Correction: Scaffold-Free Three-Dimensional Cell Culturing Using Magnetic Levitation(Royal Society of Chemistry, 2018) Türker, Esra; Demircak, Nida; Arslan Yıldız, AhuThe authors regret the inclusion of an incorrect figure caption for Fig. 2. The corrected figure caption for Fig. 2 is shown below. Fig. 2 Evaluation of levitation height (z) and density profiles through magnetic levitation. (A) Gd(III) chelates were named as Gx (Gadovist/Gadobutrol), Dx (Dotarem/Gadoteric acid) and Ox (Omniscan/Gadodiamide). (B) Standard curve for PE bead density against levitation height; linear curve fitting gives the standard function for the corresponding curve. (C–E) Levitation height profiles of single NIH 3T3 cells under 30/50/100/200 mM Gd concentrations. Single cell density profiles calculated through standard function of linear fitting.Article Citation - WoS: 34Citation - Scopus: 36Biomimetic Hybrid Scaffold Consisting of Co-Electrospun Collagen and Pllcl for 3d Cell Culture(Elsevier Ltd., 2019) Türker, Esra; Yıldız, Ümit Hakan; Arslan Yıldız, AhuElectrospun collagen is commonly used as a scaffold in tissue engineering applications since it mimics the content and morphology of native extracellular matrix (ECM) well. This report describes "toxic solvent free" fabrication of electrospun hybrid scaffold consisting of Collagen (Col) and Poly(L-lactide-co-epsilon-caprolactone) (PLLCL) for three-dimensional (3D) cell culture. Biomimetic hybrid scaffold was fabricated via co-spinning approach where simultaneous electrospinning of PLLCL and Collagen was mediated by polymer sacrificing agent Polyvinylpyrrolidone (PVP). Acidified aqueous solution of PVP was used to solubilize collagen without using toxic solvents for electrospinning, and then PVP was readily removed by rinsing in water. Mechanical characterizations, protein adsorption, as well as biodegradation analysis have been conducted to investigate feasibility of biomimetic hybrid scaffold for 3D cell culture applications. Electrospun biomimetic hybrid scaffold, which has 3D-network structure with 300-450 nm fiber diameters, was found to be maximizing cell adhesion through assisting NIH 3T3 mouse fibroblast cells. 3D cell culture studies confirmed that presence of collagen in biomimetic hybrid scaffold have created a major impact on cell proliferation compared to conventional 2D systems on long-term, also cell viability increased with the increasing amount of collagen. (c) 2019 Elsevier B.V. All rights reserved.Article Citation - WoS: 75Citation - Scopus: 74Scaffold-Free Three-Dimensional Cell Culturing Using Magnetic Levitation(Royal Society of Chemistry, 2018) Türker, Esra; Demirçak, Nida; Arslan Yıldız, AhuThree-dimensional (3D) cell culture has emerged as a pioneering methodology and is increasingly utilized for tissue engineering, 3D bioprinting, cancer model studies and drug development studies. The 3D cell culture methodology provides artificial and functional cellular constructs serving as a modular playground prior to animal model studies, which saves substantial efforts, time and experimental costs. The major drawback of current 3D cell culture methods is their dependency on biocompatible scaffolds, which often require tedious syntheses and fabrication steps. Herein, we report an easy-to-use methodology for the formation of scaffold-free 3D cell culture and cellular assembly via magnetic levitation in the presence of paramagnetic agents. To paramagnetize the cell culture environment, three different Gadolinium(iii) chelates were utilized, which led to levitation and assembly of cells at a certain levitation height. The assembly and close interaction of cells at the levitation height where the magnetic force was equilibrated with gravitational force triggered the formation of complex 3D cellular structures. It was shown that Gd(iii) chelates provided an optimal levitation that induced intercellular interactions in scaffold-free format without compromising cell viability. NIH 3T3 mouse fibroblasts and HCC827 non-small-cell lung cancer cells were evaluated via the magnetic levitation system, and the formation of 3D cell culture models was validated for both cell lines. Hereby, the developed magnetic levitation system holds promises for complex cellular assemblies and 3D cell culture studies.Article Citation - WoS: 46Citation - Scopus: 57Recent Advances in Magnetic Levitation: a Biological Approach From Diagnostics To Tissue Engineering(American Chemical Society, 2018) Türker, Esra; Arslan Yıldız, AhuThe magnetic levitation technique has been utilized to orientate and manipulate objects both in two dimensions (2D) and three dimensions (3D) to form complex structures by combining various types of materials. Magnetic manipulation holds great promise for several applications such as self-assembly of soft substances and biological building blocks, manipulated tissue engineering, as well as cell or biological molecule sorting for diagnostic purposes. Recent studies are proving the potential of magnetic levitation as an emerging tool in biotechnology. This review outlines the advances of newly developing magnetic levitation technology on biological applications in aqueous environment from the biotechnology perspective.Conference Object Citation - Scopus: 2Utilization of Near Ir Absorbing Gold Nanocolloids by Green Synthesis(Trans Tech Publications, 2018) Elveren, Beste; Yıldız, Ümit Hakan; Arslan Yıldız, AhuThe rapid developments in nanoscience, and its applications on biomedical areas have a large impact on drug delivery, tissue engineering, sensing, and diagnosis. Gold is widely investigated nanomaterial for the last couple of decades, since it has unique surface properties and very low toxicity to biological environment. In this work, we present a novel synthesis of gold nanoparticles (GNPs) exhibiting both visible and near-IR absorbance without agglomeration. The surface of GNPs were analyzed by routine methods and the binding kinetics were investigated by Surface Plasmon Resonance (SPR) Spectroscopy. The unique optical properties of near-IR asorbing GNP colloids hold promise for biological applications.Article Citation - WoS: 79Citation - Scopus: 94Biofabrication of in Situ Self Assembled 3d Cell Cultures in a Weightlessness Environment Generated Using Magnetic Levitation(Nature Publishing Group, 2018) Anıl İnevi, Müge; Yaman, Sena; Arslan Yıldız, Ahu; Meşe, Gülistan; Yalçın Özuysal, Özden; Tekin, Hüseyin Cumhur; Özçivici, EnginMagnetic levitation though negative magnetophoresis is a novel technology to simulate weightlessness and has recently found applications in material and biological sciences. Yet little is known about the ability of the magnetic levitation system to facilitate biofabrication of in situ three dimensional (3D) cellular structures. Here, we optimized a magnetic levitation though negative magnetophoresis protocol appropriate for long term levitated cell culture and developed an in situ 3D cellular assembly model with controlled cluster size and cellular pattern under simulated weightlessness. The developed strategy outlines a potential basis for the study of weightlessness on 3D living structures and with the opportunity for real-time imaging that is not possible with current ground-based simulated weightlessness techniques. The low-cost technique presented here may offer a wide range of biomedical applications in several research fields, including mechanobiology, drug discovery and developmental biology.Conference Object Kanser Öntanısı için Hücredışı Veziküller Kullanılarak Plazmonik Temelli Metodoloji Geliştirme(Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2017) Erdoğan, Duygu; Alduran, Yeşim; Yıldız, Ümit Hakan; Arslan Yıldız, AhuSon yıllarda, vücut sıvılarında bulunan hücredışı veziküller kanserde tanı biyobelirteci olarak kullanılmaktadır. Veziküllerin içeriği kanserin türünü ve seviyesini belirlemede rol oynayabilmektedir. Bu vezikülleri yakalama işleminde, genel olarak, Akış Sitometrisi (Flow cytometry), Western Blot, Enzime-bağlı İmmunosorbent Deneyi (ELISA) ve Yüzey Plazmon Rezonansı (SPR) metodolojileri kullanılmaktadır. Bu çalışmada vezikülleri yakalamaya yönelik plazmon temelli bir deney platformu üretilmesi önerilmiştir. Bu plazmonik platform, yüzeyde yapılacak modifikasyonlarla, yüksek hassasiyet oluşturabileceğimiz Lokalize Yüzey Plazmon Resonansı temellidir.Conference Object Üç Boyutlu Hücre Kültürü için Polimer Esaslı Ekstrasellüler Matriks Mimetiği(Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2017) Türker, Esra; Yıldız, Ümit Hakan; Arslan Yıldız, AhuElektro-eğirme metodu gelişmiş üretim teknolojilerindendir ve biyomedikal uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikle doku mühendisliğinde amaç, çalışılacak doku üzerine doğal veya sentetik destek materyali (iskele) üreterek hücrenin uyum sağlayabileceği bir ortam oluşturmaktır. Bu projenin amacı üç boyutlu (3D) hücre kültürü çalışmaları için elektro-eğirme-metodu ile poli(L-laktik-co-epsilon-kaprolakton) (PLLCL) kullanılarak iskele üretilmesidir. Homojen lifler ve uygun gözenek boyutu elde etmek amacıyla optimizasyon çalışmaları yapılmıştır. Elde edilen liflerin çapı, akış hızı ve voltajın artmasıyla azalmaktadır. Taramalı uç elektron mikroskop incelemeleri (SEM) lif morfolojik yapılarının doku iskelesi fabrikasyonu için ideale yakın olduğunu ortaya çıkarmıştır.