Bioengineering / Biyomühendislik
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/4529
Browse
39 results
Filters
Settings
Search Results
Conference Paper 3d Printing-Assisted Fabrication of Microfluidic Pneumatic Valves(IEEE, 2023) Keleş, Şeyda; Karakuzu, Betül; Tekin, Hüseyin CumhurPneumatic valves have a crucial place in the fluidic control in microfluidic systems. Pneumatic valves containing polydimethylsiloxane (PDMS) membrane structures are used in microfluidic systems such as cell separation, and cell manipulation due to their flexible structure, and ease of production. This study demonstrates the rapid and straightforward fabrication of pneumatic valve structures using PDMS membranes, achieved through the utilization of 3D-printed molds. As a result of our experiments, we observed valve closure in a fluidic channel with a height of 150 μm. This closure was achieved by utilizing 400 μm × 800 μm PDMS membrane with a thickness of 66 μm positioned between the fluidic and control channels, while applying 1.5 bar of pressure to the control channel. When the pressure is removed, the opening time of the valve is only 0.02 s, and this response time allows rapid valving function. The presented valve fabrication strategy would allow easy and low-cost production of sophisticated microfluidic chips. © 2023 IEEE.Book Part Astragalus sp.(CRC Press, 2023) Yakuboğulları, Nilgün; Bedir, ErdalAstragalus is one of the largest genera in Turkey and is widely distributed worldwide. The phytochemical studies on Turkish Astragalus species have presented 112 new compounds besides 63 known compounds. The overriding basis for biological activity studies is the traditional use of Astragalus roots in the Southeastern Region of Turkey to cure leukemia. As the isolated compounds did not show cytotoxic properties, a hypothesis that the biological activity of Astragalus saponins might result from the activation of the immune system came up. While Astragalus polysaccharides are used for their strong immunomodulatory activities in Chinese medicine, there are a few articles revealing the immunostimulatory properties of Astragalus saponins. Here, we summarized the compounds isolated from Turkish Astragalus species and concentrated on the immunomodulatory activities of these compounds to put forward their potential as saponin-based vaccine adjuvants. © 2024 selection and editorial matter, Ufuk Koca-Caliskan; individual chapters, the contributors.Article Modelling Genotoxic Effects of Metal Oxide Nanoparticles Using Qsar Approach(2022) Öksel Karakuş, CeydaWe investigated the application of structure-activity relationship approaches to underpin structural properties that potentially control the genotoxic potential of 9 different metal oxide nanoparticles (CuO, ZnO, NiO, SiO2, TiO2, CeO2, Fe2O3, Fe3O4 and Co3O4). In particular, we compiled a pool of quantum-mechanical, experimental and periodic table-driven descriptors and explored their distinctive contribution to the measured activity (genotoxicity). We first employed a clustered heatmap and parallel coordinates plot for visual exploration of the clusters and outliers of the data and finding corresponding responsible physicochemical descriptors. We then investigated the strength (and direction) of the relationship among descriptors and between descriptors and genotoxicity using similarity metrics. By using orthogonal projections to latent structures (OPLS), we were able to quantify the relative contribution of each descriptor to the genotoxicity of metal oxide nanoparticles. Our results suggested that zeta potential, the ratio of core electrons to valence electrons, Fermi energy and electronegativity were significant predictors of genotoxicity. Such computer-assisted approaches hold considerable promise for maximizing the use of accumulated data in nanotoxicology, prioritizing nanoparticles for further testing and filling data gaps required for hazard assessment processes.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 Birden fazla biyomolekülün algılanması için akıllı nanoyapı dizileri(2014) Zareie, Hadi M.; Bulmuş, VolgaBiyolojik maddelerin hızlı, nicel ve paralel bir şekilde algılanabilmesine, biyomedikal, çevre, biyoteknoloji, savunma ve tarım gibi birçok alanda ihtiyaç duyulmaktadır. Birim kütle başına çok geniş yüzey alanına sahip olan nanomalzemeler boyuta ve şekle bağlı eşsiz kimyasal ve fiziksel özellikler sergilerler. Bu özellikleri sayesinde nanomalzemeler, biyolojik numunelerin algılanmasında son derece duyarlı, etikete/işaretlemeye ihtiyaç duymayan, hızlı metotlar geliştirmek için eşsiz fırsatlar sunmaktadır. Bu projede hedefimiz, birden fazla biyolojik maddenin etikete/işaretlemeye ihtiyaç duymadan, nicel ve paralel şekilde algılanması için duyarlı ve hızlı bir sistemin geliştirilmesine yönelik olarak sıcaklık-duyarlı polimerler ve biyomoleküller ile fonksiyonelleştirilmiş sandviç-benzeri nanoyapıların desenli dizilerinin üretilmesi ve çoklu biyomolekül bağlanma olaylarının bir fonksiyonu olarak lokalize yüzey plazmon rezonansının (LSPR) ve kapasitansının incelenmesidir. Bu amaçla öncelikle sandviç-benzeri nanoyapıların desenli dizinleri nanoküre litografisi tekniği ile üretilmiştir. Sandviç-benzeri nanoyapılar, metal-yalıtkan-metal üçlü tabakalardan oluşturulmuştur. Bu nanosandviç dizileri, model biyomoleküller (biyotin, glutatiyon ve tek-sarmal oligoadenin) ve sıcaklıkduyarlı polimer ile fonksiyonelleştirilmiştir. Nanosandviç dizilerinin hazırlanması ve yüzey modifikasyonları, taramalı elektron mikroskobu, atomik kuvvet mikroskopisi, UV-görünür-yakın kızılötesi spektrofotometrisi aracılığıyla LSPR ölçümleri, X-ışını fotoelektron spektrometresi (XPS) gibi farklı teknikler ile doğrulanmıştır. Farklı transdüksiyon mekanizmalarını incelemek için, polimerler ve biyomoleküller ile fonksiyonelleştirilmiş nanodizilerin lokalize yüzey plazmon rezonansı ve kapasitansı, çoklu biyomolekül bağlanma olaylarının bir fonksiyonu olarak ölçülmüştür. LSPR ve XPS kapasitans ölçümleri, nanodizilerin işlevselleştirilmesi adımlarını ve daha da önemlisi sıcaklık kontrollü olarak biyotin-streptavidin ve oligoadenin-oligotimin veya biyotin-streptavidin ve glutatiyon-glutatiyon Stransferaz biyotanıma olaylarını açıkça göstermiştir. Sonuç olarak, bu projenin çıktısı biyomedikal, çevre, biyoteknoloji, tarım, savunma ve benzer endüstrilerde doğrudan uygulamaları olacak yeni ve iyileştirilmiş biyosensörlerin geliştirilmesine yönelik yeni nanomalzemeler ve yöntemler olmuştur.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.Research Project Halkalı Neodmiyum Mıknatısla Hücresel Manyetik Levitasyon Tekniği Geliştirilmesi ve Uygulaması(2020) Özçivici, EnginManyetik 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.Conference Object Lots and Loop-Mediated Isothermal Amplification-Based Biosensing Using Cloud-Enabled Features(IEEE, 2022) Bayındır, Taha; Değirmenci, Mehmet; Ergenç, Ali Fuat; Elitaş, MeltemInternet-of-Things technology (IoTs) have accelerated biosensor applications in all fields. Loop-mediated isothermal amplification (LAMP)-based biosensor technologies in conjunction with smartphone detection have been adequate to cover the demands of mobile diagnostics. The ease of use, affordability, portability, high sensitivity, flexibility, and specificity demands of point-of-care detection can be achieved by low-cost electronic components, 3-dimensional printing technologies, capturing images of calorimetrically detected readouts made our system a promising approach for real-time point-of-detection in the field. In this study, we implemented a cloud service to our LAMP-based biosensor. We previously performed bacteria detection using colony-based LAMP device and now distributed the optical readouts of the assay using smartphones. We transferred the obtained image and results of the assays through cloud. Our user-friendly interface simplifies the data processing, it directly digitized the readouts and eliminates the need of data interpretation.Article Citation - WoS: 8Citation - Scopus: 8Surface Microbiota and Associated Staphylococci of Houseflies (musca Domestica) Collected From Different Environmental Sources(Elsevier, 2022) Sudağıdan, Mert; Özalp, Veli Cengiz; Can, Özge; Eligül, Hakan; Yurt, Mediha Nur Zafer; Tasbasi, Behiye Busra; Acar, Elif Esma; Kavruk, Murat; Koçak, OnerHouseflies (Musca domestica) are important mechanical vectors for the transmission of pathogenic microorganisms. In this study, 129 houseflies (69 males and 60 females) were collected from 10 different environmental sources and a laboratory population was used. The surface microbiota of houseflies was identified by Next-Generation Sequencing. Staphylococci from the surfaces of houseflies were selectively isolated and their virulence genes, antibiotic susceptibilities, biofilm formation, and clonal relatedness were determined. Metagenomic analysis results demonstrated that Staphylococcus, Bacillus, and Enterococcus were mostly present on the surface of houseflies at the genus level. Additionally, the isolated 32 staphylococcal strains were identified as Staphylococcus sciuri (n = 11), S. saprophyticus (n = 9), S. arlettae (n = 6), S. xylosus (n = 4), S. epidermidis (n = 1) and S. gallinarum (n = 1). tetK, tetM, tetL, ermC, msrAB, and aad6 genes were found to carry by some of the staphylococcal strains. The strains were mostly resistant to oxacillin, penicillin, and erythromycin and three strains were multi-drug resistant. There was a statistical difference between housefly collection places and antibiotic resistance of isolated staphylococci to penicillin G, gentamicin, and erythromycin (p < 0.05). Biofilm test showed that 17 strains were strong biofilm formers, and it plays important role in the transmission of these bacteria on the surface of houseflies. Staphylococcal strains showed extracellular proteolytic and lipolytic activity in 31 and 12 strains, respectively. Closely related species were found in PFGE analysis from different environmental sources. By this study, surface microbiota and carriage of pathogenic staphylococci on the surfaces of houseflies and their virulence properties were elucidated.Article Citation - WoS: 5Citation - Scopus: 6Undescribed Polyether Ionophores From Streptomyces Cacaoi and Their Antibacterial and Antiproliferative Activities(Elsevier, 2022) Gezer, Emre; Üner, Göklem; Küçüksolak, Melis; Kurt, Mustafa Ünver; Doğan, Gamze; Ballar Kırmızıbayrak, Petek; Bedir, ErdalPolyether ionophores represent a large group of naturally occurring compounds mainly produced by Streptomyces species. With previously proven varieties of bioactivity including antibacterial, antifungal, antiparasitic, antiviral and anti-tumor effects, the discovery of undescribed polyethers leading to development of efficient therapeutics has become important. As part of our research on polyether-rich Streptomyces cacaoi, we previously performed modification studies on fermentation conditions to induce synthesis of specialized metabolites. Here, we report four undescribed and nine known polyether compounds from S. cacaoi grown in optimized conditions. Antimicrobial activity assays revealed that four compounds, including the undescribed (6), showed strong inhibitory effects over both Bacillus subtilis and methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) growth. Additionally, K41-A and its C15-demethoxy derivative exhibited significant cytotoxicity. These results signified that selectivity of C15-demethoxy K41-A towards cancer cells was higher than K41-A, which prompted us to conduct mechanistic experiments. These studies showed that this uninvestigated compound acts as a multitarget compound by inhibiting autophagic flux, inducing reactive oxygen species formation, abolishing proteasome activity, and stimulating ER stress. Consequently, the optimized fermentation conditions of S. cacaoi led to the isolation of undescribed and known polyethers displaying promising activities.