Bioengineering / Biyomühendislik

Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/4529

Browse

Filters

2014 - 2019122020 - 202411

Settings

Publication Index: search.filters.publicationIndex.TR-Dizin

Search Results

Now showing 1 - 10 of 23
  • Article
    Blank Frame and Intensity Variation Distortion Detection and Restoration Pipeline for Phase-Contrast Microscopy Time-Lapse Images
    (Aves, 2024) Ucar, Mahmut; Iheme, Leonardo O.; Onal, Sevgi; Pesen-Okvur, Devrim; Yalcin-Ozuysal, Ozden; Toreyin, Behcet U.; Unay, Devrim
    In this study, we propose a preprocessing pipeline for the detection and correction of distorted frames in time-lapse images obtained from phase-contrast microscopy. The proposed pipeline employs the average intensities of frames as a foundational element for the analysis. In order to evaluate the degree of correction required for intensity variance, a normalization technique is applied to the difference between the average intensity of a specific frame and the median average intensity of all frames within the study. Our restoration method increases the histogram similarity between the distorted and non-distorted frames, preserves trans-passing pixels in regions of interest, and mitigates the development of additional distortions. The efficacy of the proposed method was evaluated using 15 395 time-lapse image frames from 27 experiments using our own dataset and 830 time-lapse images from four different experiments obtained from the cell tracking challenge. The results of the validation demonstrate a high degree of numerical and visual accuracy of the proposed pipeline.
  • Article
    Citation - WoS: 7
    Citation - Scopus: 8
    Ascorbic Acid Enhances the Metabolic Activity, Growth and Collagen Production of Human Dermal Fibroblasts Growing in Three-Dimensional (3D) Culture
    (Gazi Üniversitesi, 2023) Dikici, Serkan
    Tissue engineering (TE) enables the development of functional synthetic substitutes to be replaced with damaged tissues and organs instead of the use of auto or allografts. A wide range of biomaterials is currently in use as TE scaffolds. Among these materials, naturally sourced ones are favorable due to being highly biocompatible and supporting cell growth and function, whereas synthetic ones are advantageous because of the high tunability on mechanical and physical properties as well as being easy to process. Alongside the advantages of synthetic polymers, they mostly show hydrophobic behavior that limits biomaterial-cell interaction and, consequently, the functioning of the developed TE constructs. In this study, we assessed the impact of L-Ascorbic acid 2-phosphate (AA2P) on improving the culture conditions of human dermal fibroblasts (HDFs) growing on a three-dimensional (3D) scaffold made of polycaprolactone (PCL) using emulsion templating. Our results demonstrated that AA2P enhances the metabolic activity and growth of HDFs as well as collagen deposition by them when supplemented in their growth medium at 50 µg/mL concentration. It showed a great potential to be used as a growth medium supplement to circumvent the disadvantages of culturing human cells on a synthetic biomaterial that is not favored in default. AA2P's potential to improve cell growth and collagen deposition may prove an effective way to culture human cells on 3D PCL PolyHIPE scaffolds for various TE applications.
  • Article
    Modelling Genotoxic Effects of Metal Oxide Nanoparticles Using Qsar Approach
    (2022) Öksel Karakuş, Ceyda
    We 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, Gülistan
    Mekanik 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.
  • Article
    Citation - WoS: 1
    Citation - Scopus: 1
    Expression Profile of Prostaglandin Enzymes in Cystic Endometrial Hyperplasia in Dogs: the Results of a Hypothesis in Clinical Trial
    (Kafkas Üniversitesi, 2023) Korlu, Yeşim; Yavaş, Özkan; Aktar, Ahmet; Bozkurt, Berkay; Özyiğit, Musa Özgür; Özalp, Gözde Rabia
    The expressions of prostaglandin synthesis enzymes and estrogen, progesterone receptors in canine cystic endometrial hyperplasia (CEH) were reported in this manuscript. Uterine tissue samples were collected from bitches with CEH (n=5), CEH-P (Cystic endometrial hyperplasia-Pyometra) (n=5) and healthy-negative control group, CG (n=5). Immunohistochemistry was carried out for the estrogen (ER) and progesterone receptor (PR) detection. Shock-frozen samples were utilized in mRNA extraction and Real-Time PCR was performed. Gene expression of PTGS2/COX2, PTGES, PTGER4, PGFS, PTGFR and PGR were detected higher in the CEH group compared with CG. The PGFS and PTGFR (FP) mRNA expressions were significantly increased in CEH compared with other groups. Expression of progesterone receptor mRNA (PGR) was highest in CEH and statistically different from the CEH-P group (P<0.05). No PR immunostaining was observed. ER staining had been detected in endometrial glands, endometrial stoma and myometrium, however hyperplasic glands in propria mucosa had lower or no ER scores. Based on the results of this study, the high levels of prostaglandin enzymes and low ER scores in CEH could be a preliminary step for the next stages of severe differentiation of endometrium.
  • Research Project
    Birden fazla biyomolekülün algılanması için akıllı nanoyapı dizileri
    (2014) Zareie, Hadi M.; Bulmuş, Volga
    Biyolojik 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, Engin
    Mekanik 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
    Manyetik 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
    Novel Coronavirus Disease: Overview and Recent Situation
    (İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa Sağlık Bilimleri Fakültesi, 2020) Öksel, Ceyda; Bilgi, Eyüp; Başlar, Muhammet Semih; Çeşmeli, Selin; Tomak, Aysel; Hanoğlu, Berçem Dilan
    In the last days of 2019, local hospitals in Wuhan city (population of 11 million) reported several pneumonia cases with unknown etiology among people linked to the Huanan Seafood Wholesale Market. The virus, which is thought to be the source of the unknown viral infection, was first identified as a new type of coronavirus on January 7, 2020. With the first case reported in Thailand about a week later, the virus’s spread outside the borders of China became apparent. In an alarmingly short time, the new type of coronavirus disease (called COVID-19) started to gain worldwide recognition with the detection of various COVID-19 cases in multiple countries, including Japan, South Korea, USA, Singapore, France, Germany, Italy, Spain, and England. As a result of its rampant spread and fatal clinical manifestations, the coronavirus outbreak was declared a pandemic on March 11, 2020, by the World Health Organization (WHO). Turkey announced its first confirmed case of COVID-19 on the same date that WHO characterized COVID-19 as a pandemic. As of April 2020, the COVID-19 pandemic has traveled to 209 countries and territories around the world, infecting more than 3 million people. Since specific treatment and vaccine for COVID-19 are not yet available, early case detection and preventive healthcare practices (isolation, social distancing, and personal hygiene) play a critical role in combating the COVID-19 outbreak. This review is intended to build an overall picture of the COVID-19 outbreak based on the available scientific knowledge.
  • Article
    Citation - WoS: 6
    Citation - Scopus: 8
    A “sweet” Way To Increase the Metabolic Activity and Migratory Response of Cells Associated With Wound Healing: Deoxy-Sugar Incorporated Polymer Fibres as a Bioactive Wound Patch
    (TÜBİTAK, 2022) Dikici, Serkan
    The selection of a wound dressing is crucial for successful wound management. Conventional dressings are preferable for the treatment of simple wounds. However, a bioactive wound dressing that supports wound management and accelerates the healing process is required when it comes to treating non-self-healing wounds. 2-deoxy-D-ribose (2dDR) is a small deoxy sugar that naturally occurs in human body. Although we have previously demonstrated that 2dDR can be used to induce neovascularisation and accelerates wound healing in vitro and in vivo, the literature on small sugars is conflicting, and the knowledge on how 2dDR achieves its biological activity is very limited. In this study, several small sugars including D-glucose (DG), 2-deoxy-D-glucose (2dDG), 2deoxy-L-ribose (2dLR) were compared to 2dDR by investigating their effects on the metabolic activities of both human dermal microvascular endothelial cells (HDMECs) and human dermal fibroblasts (HDFs). Then, for the first time, a two-dimensional (2D) scratch wound healing model was used to explore the migratory response of HDFs in response to 2dDR treatment. Finally, 2dDR was incorporated into Poly(3-hydroxybutyrate-co3-hydroxyvalerate) (PHBV) polymer fibres via electrospinning, and the metabolic activity of both types of cells in vitro was investigated in response to sugar release via Alamar Blue assay. The results demonstrated that 2dDR was the only sugar, among others, that enhances the metabolic activity of both HDMECs and HDFs and the migratory response of HDFs in a 2D scratch assay in a dose-dependent manner. In addition to direct administration, 2dDR was also found to increase the metabolic activity of HDMECs and HDFs over 7 days when released from polymer fibres. It is concluded that 2dDR is a potential pro-angiogenic agent that has a positive impact not only on endothelial cells but also fibroblasts, which take a key role in wound healing. It could easily be introduced into polymeric scaffolds to be released quickly to enhance the metabolic activity and the migratory response of cells that are associated with angiogenesis and wound healing.