Bioengineering / Biyomühendislik

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

Browse

Now showing 1 - 16 of 16

Citation - WoS: 8
Citation - Scopus: 11
Application of Low Intensity Mechanical Vibrations for Bone Tissue Maintenance and Regeneration
(TÜBİTAK, 2016) Ölçüm, Melis; Baskan, Öznur; Karadaş, Özge; Özçivici, Engin
Physical 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.
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.
Citation - WoS: 1
Citation - Scopus: 1
Correction: Scaffold-Free Three-Dimensional Cell Culturing Using Magnetic Levitation
(Royal Society of Chemistry, 2018) Türker, Esra; Demircak, Nida; Arslan Yıldız, Ahu
The 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.
Citation - WoS: 12
Citation - Scopus: 11
Engineering Periodontal Tissue Interfaces Using Multiphasic Scaffolds and Membranes for Guided Bone and Tissue Regeneration
(Elsevier, 2024) Özkendir, Özge; Karaca, İlayda; Çullu, Selin; Yaşar, Hüsniye Nur,; Erdoğan, Oğulcan; Dikici, Serkan; Dikici, Betul Aldemir
Periodontal diseases are one of the greatest healthcare burdens worldwide. The periodontal tissue compartment is an anatomical tissue interface formed from the periodontal ligament, gingiva, cementum, and bone. This multifaceted composition makes tissue engineering strategies challenging to develop due to the interface of hard and soft tissues requiring multiphase scaffolds to recreate the native tissue architecture. Multilayer constructs can better mimic tissue interfaces due to the individually tuneable layers. They have different characteristics in each layer, with modulation of mechanical properties, material type, porosity, pore size, morphology, degradation properties, and drug-releasing profile all possible. The greatest challenge of multilayer constructs is to mechanically integrate consecutive layers to avoid delamination, especially when using multiple manufacturing processes. Here, we review the development of multilayer scaffolds that aim to recapitulate native periodontal tissue interfaces in terms of physical, chemical, and biological characteristics. Important properties of multiphasic biodegradable scaffolds are highlighted and summarised, with design requirements, biomaterials, and fabrication methods, as well as post-treatment and drug/growth factor incorporation discussed.
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.
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.
Citation - WoS: 74
Citation - Scopus: 89
Magnetic Force-Based Micro Fluidic Techniques for Cellular and Tissue Bioengineering
(Frontiers Media S.A., 2018) Yaman, Sena; Anıl İnevi, Müge; Özçivici, Engin; Tekin, Hüseyin Cumhur
Live 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.
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.
Citation - WoS: 18
Citation - Scopus: 20
Microfluidic-Based Technologies for Diagnosis, Prevention, and Treatment of Covid-19: Recent Advances and Future Directions
(Springer, 2023) Tarım, Ergün Alperay; Anıl İnevi, Müge; Özkan, İlayda; Keçili, Seren; Bilgi, Eyüp; Başlar, Muhammet Semih; Özçivici, Engin; Öksel Karakuş, Ceyda; Tekin, Hüseyin Cumhur
The COVID-19 pandemic has posed significant challenges to existing healthcare systems around the world. The urgent need for the development of diagnostic and therapeutic strategies for COVID-19 has boomed the demand for new technologies that can improve current healthcare approaches, moving towards more advanced, digitalized, personalized, and patient-oriented systems. Microfluidic-based technologies involve the miniaturization of large-scale devices and laboratory-based procedures, enabling complex chemical and biological operations that are conventionally performed at the macro-scale to be carried out on the microscale or less. The advantages microfluidic systems offer such as rapid, low-cost, accurate, and on-site solutions make these tools extremely useful and effective in the fight against COVID-19. In particular, microfluidic-assisted systems are of great interest in different COVID-19-related domains, varying from direct and indirect detection of COVID-19 infections to drug and vaccine discovery and their targeted delivery. Here, we review recent advances in the use of microfluidic platforms to diagnose, treat or prevent COVID-19. We start by summarizing recent microfluidic-based diagnostic solutions applicable to COVID-19. We then highlight the key roles microfluidics play in developing COVID-19 vaccines and testing how vaccine candidates perform, with a focus on RNA-delivery technologies and nano-carriers. Next, microfluidic-based efforts devoted to assessing the efficacy of potential COVID-19 drugs, either repurposed or new, and their targeted delivery to infected sites are summarized. We conclude by providing future perspectives and research directions that are critical to effectively prevent or respond to future pandemics.
Citation - WoS: 33
Citation - Scopus: 46
Microfluidic-Based Virus Detection Methods for Respiratory Diseases
(Springernature, 2021) Tarım, Ergün Alperay; Karakuzu, Betül; Öksüz, Cemre; Sarıgil, Öykü; Kızılkaya, Melike; Al-Ruweidi, Mahmoud Khatib A. A.; Yalçın, Hüseyin Çağatay; Özçivici, Engin; Tekin, Hüseyin Cumhur
With the recent SARS-CoV-2 outbreak, the importance of rapid and direct detection of respiratory disease viruses has been well recognized. The detection of these viruses with novel technologies is vital in timely prevention and treatment strategies for epidemics and pandemics. Respiratory viruses can be detected from saliva, swab samples, nasal fluid, and blood, and collected samples can be analyzed by various techniques. Conventional methods for virus detection are based on techniques relying on cell culture, antigen-antibody interactions, and nucleic acids. However, these methods require trained personnel as well as expensive equipment. Microfluidic technologies, on the other hand, are one of the most accurate and specific methods to directly detect respiratory tract viruses. During viral infections, the production of detectable amounts of relevant antibodies takes a few days to weeks, hampering the aim of prevention. Alternatively, nucleic acid-based methods can directly detect the virus-specific RNA or DNA region, even before the immune response. There are numerous methods to detect respiratory viruses, but direct detection techniques have higher specificity and sensitivity than other techniques. This review aims to summarize the methods and technologies developed for microfluidic-based direct detection of viruses that cause respiratory infection using different detection techniques. Microfluidics enables the use of minimal sample volumes and thereby leading to a time, cost, and labor effective operation. Microfluidic-based detection technologies provide affordable, portable, rapid, and sensitive analysis of intact virus or virus genetic material, which is very important in pandemic and epidemic events to control outbreaks with an effective diagnosis.
Citation - WoS: 22
Citation - Scopus: 26
Molecular Separation by Using Active and Passive Microfluidic Chip Designs: a Comprehensive Review
(Wiley, 2023) Ebrahimi, Aliakbar; Didarian, Reza; Shih, Chih-Hsin; Nasseri, Behzad; Ethan Li, Yi-Chen; Shih, Steven; İçöz, Kutay; Tarım, Ergün Alperay; Akpek, Ali; Çeçen, Berivan; Bal Öztürk, Ayça; Güleç, Kadri; Tarım, Burcu Sırma; Tekin, Hüseyin Cumhur
Separation and identification of molecules and biomolecules such as nucleic acids, proteins, and polysaccharides from complex fluids are known to be important due to unmet needs in various applications. Generally, many different separation techniques, including chromatography, electrophoresis, and magnetophoresis, have been developed to identify the target molecules precisely. However, these techniques are expensive and time consuming. “Lab-on-a-chip” systems with low cost per device, quick analysis capabilities, and minimal sample consumption seem to be ideal candidates for separating particles, cells, blood samples, and molecules. From this perspective, different microfluidic-based techniques have been extensively developed in the past two decades to separate samples with different origins. In this review, “lab-on-a-chip” methods by passive, active, and hybrid approaches for the separation of biomolecules developed in the past decade are comprehensively discussed. Due to the wide variety in the field, it will be impossible to cover every facet of the subject. Therefore, this review paper covers passive and active methods generally used for biomolecule separation. Then, an investigation of the combined sophisticated methods is highlighted. The spotlight also will be shined on the elegance of separation successes in recent years, and the remainder of the article explores how these permit the development of novel techniques. © 2023 The Authors. Advanced Materials Interfaces published by Wiley-VCH GmbH.
Citation - WoS: 56
Citation - Scopus: 64
Nanoparticle-Protein Corona Complex: Understanding Multiple Interactions Between Environmental Factors, Corona Formation, and Biological Activity
(Taylor & Francis, 2021) Öksel Karakuş, Ceyda; Tomak, Aysel; Çeşmeli, Selin; Hanoğlu, Berçem Dilan; Winkler, David
The surfaces of pristine nanoparticles become rapidly coated by proteins in biological fluids, forming the so-called protein corona. The corona modifies key physicochemical characteristics of nanoparticle surfaces that modulate its biological and pharmacokinetic activity, biodistribution, and safety. In the two decades since the protein corona was identified, the importance of nano particles surface properties in regulating biological responses have been recognized. However, there is still a lack of clarity about the relationships between physiological conditions and cor ona composition over time, and how this controls biological activities/interactions. Here we review recent progress in characterizing the structure and composition of protein corona as a function of biological fluid and time. We summarize the influence of nanoparticle characteristics on protein corona composition and discuss the relevance of protein corona to the biological activity and fate of nanoparticles. The aim is to provide a critical summary of the key factors that affect protein corona formation (e.g. characteristics of nanoparticles and biological environ ment) and how the corona modulates biological activity, cellular uptake, biodistribution, and drug delivery. In addition to a discussion on the importance of the characterization of protein corona adsorbed on nanoparticle surfaces under conditions that mimic relevant physiological environment, we discuss the unresolved technical issues related to the characterization of nano particle-protein corona complexes during their journey in the body. Lastly, the paper offers a perspective on how the existing nanomaterial toxicity data obtained from in vitro studies should be reconsidered in the light of the presence of a protein corona, and how recent advances in fields, such as proteomics and machine learning can be integrated into the quantitative analysis of protein corona components.
On-Chip 3d Cell Culture Platform for Tumor Modeling and Drug Screening
(2022) Yıldırım, Özüm; Arslan Yıldız, Ahu
Citation - WoS: 10
Citation - Scopus: 13
Overcoming Roadblocks in Computational Roadmaps To the Future for Safe Nanotechnology
(IOP Publishing, 2021) Öksel Karakuş, Ceyda; Winkler, David A.
The rapid rise of nanotechnology has resulted in a parallel rise in the number of products containing nanomaterials. The unusual properties that nano forms of materials exhibit relative to the bulk has driven intense research interest and relatively rapid adoption by industry. Regulatory agencies are charged with protecting workers, the public, and the environment from any adverse effects of nanomaterials that may also arise because of these novel physical and chemical properties. They need data and models that allow them to flag nanomaterials that may be of concern, while balancing potential stifling of commercial innovation. Roadmaps for the future of safe nanotechnology were defined more than a decade ago, but many roadblocks identified in these studies remain. Here, we discuss the roadblocks that are still hindering the effective application of informatics and predictive computational nanotoxicology methods from providing more effective guidance to nanomaterials regulatory agencies and safe-by-design rationale for industry. We describe how developments in high throughput synthesis, characterization, and biological assessment of nanomaterials will overcome many of these roadblocks, allowing a clearly defined roadmap for computational design of effective but safe-by-design nanomaterials to be realized.
Citation - WoS: 8
Citation - Scopus: 8
The Role of Connexins in Breast Cancer: From Misregulated Cell Communication To Aberrant Intracellular Signaling
(Taylor & Francis, 2022) Ünal, Yağmur Ceren; Yavuz, Büşra; Yavuz, Büşra; Ünal, Yağmur Ceren; Özçivici, Engin; Özçivici, Engin; Meşe, Gülistan; Meşe Özçivici, Gülistan; Meşe Özçivici, Gülistan
In spite of clinical advancements and improved diagnostic techniques, breast cancers are the leading cause of cancer-associated deaths in women worldwide. Although 70% of early breast cancers can be cured, there are no efficient therapies against metastatic breast cancers. Several factors including connexins and gap junctions play roles in breast tumorigenesis. Connexins are critical for cellular processes as a linkage between connexin mutations and hereditary disorders demonstrated their importance for tissue homeostasis. Further, alterations in their expression, localization and channel activities were observed in many cancers including breast cancer. Both channel-dependent and independent functions of connexins were reported in initiation and progression of cancers. Unlike initial reports suggesting tumor suppressor functions, connexins and gap junctions have stage, context and isoform dependent effects in breast cancers similar to other cancers. In this review, we tried to describe the current understanding of connexins in tumorigenesis specifically in breast cancers.
Citation - WoS: 43
Citation - Scopus: 51
Spheroid engineering in microfluidic devices
(American Chemical Society, 2023) Tevlek, Atakan; Keçili, Seren; Özçelik, Özge Solmaz; Kulah, Haluk; Tekin, H. Cumhur
Two-dimensional (2D) cell culture techniques are commonly employed to investigate biophysical and biochemical cellular responses. However, these culture methods, having monolayer cells, lack cell-cell and cell-extracellular matrix interactions, mimicking the cell microenvironment and multicellular organization. Three-dimensional (3D) cell culture methods enable equal transportation of nutrients, gas, and growth factors among cells and their microenvironment. Therefore, 3D cultures show similar cell proliferation, apoptosis, and differentiation properties to in vivo. A spheroid is defined as self-assembled 3D cell aggregates, and it closely mimics a cell microenvironment in vitro thanks to cell-cell/matrix interactions, which enables its use in several important applications in medical and clinical research. To fabricate a spheroid, conventional methods such as liquid overlay, hanging drop, and so forth are available. However, these labor-intensive methods result in low-throughput fabrication and uncontrollable spheroid sizes. On the other hand, microfluidic methods enable inexpensive and rapid fabrication of spheroids with high precision. Furthermore, fabricated spheroids can also be cultured in microfluidic devices for controllable cell perfusion, simulation of fluid shear effects, and mimicking of the microenvironment-like in vivo conditions. This review focuses on recent microfluidic spheroid fabrication techniques and also organ-on-a-chip applications of spheroids, which are used in different disease modeling and drug development studies.

Browse

Browsing Bioengineering / Biyomühendislik by Publication Category "Diğer"