Mechanical characterization of cells and tissues by scanning acoustic microscopy and optical tweezers
Taramalı akustik mikroskop ve optik cımbız ile hücrelerin ve dokuların mekanik karakterizasyonu
- Tez No: 632800
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET BURÇİN ÜNLÜ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 151
Özet
Hücre ve doku mekaniği çeşitli patolojik ve fizyolojik süreçlerde hayati bir role sahiptir. Mekanik pertürbasyonlar ve dış uyaranlar, hücre veya doku içinde sayısız biyolojik süreç üretir ve bu da mekanik değişikliklere neden olabilir. Bu nedenle biyolojik çevrenin altında yatan mekanik özelliklerin incelenmesi, özellikle kanserde hastalıkların tanı ve prognozu için umut verici ve önemli bir araştırma alanıdır. Bunu araştırmak için, ilk olarak, vücut fonksiyonlarını ve biyolojik süreçleri düzenlediği bilinen sodyum iyonunun difüzyonunu izlemek için yumuşak dokuyu taklit eden agaroz fantomunda zamana bağlı akustik empedans ölçümü ile Taramalı Akustik Mikroskopi (TAM) uygulamasını önerdik. Fantom konsantrasyonundaki değişiklikler ile akustik empedans dağılımı arasında doğrusal bir korelasyon oluşturduk. Bu tezdeki ikinci soru, kümülatif ışınlama dozları ile insan dişlerinin mekanik özellikleri arasında bir korelasyon olup olmayacağı idi. Burada, kafa ve boyun kanseri hastalarını tedavi etmek için uygulanan radyasyon tedavisi uygulamasından sonra insan dişleri üzerinde akustik-mekanik etkileri karakterize etmek için mikrometre çözünürlüğünde 320 MHz TAM kullanıldı. TAM dışında, tez, hücre korteks seviyesinde radyoterapiye hücre reaksiyonlarını değerlendirmek için belirleyici bir faktör olarak kırmızı kan hücresi deforme edilebilirliğinin ölçülmesi için çift ışınlı bir optik cımbız çalışması sunar. Bu iki görüntüleme tekniği, biyolojik maddede dış uyaranlara yanıt olarak biyomekanik varyasyonları anlamak için kullanılmıştır. Her deneysel araştırma için bu tez, bu yöntemlerin avantajları ve dezavantajları ile birlikte fiziksel ve biyolojik açıdan bulguların ardındaki nedenleri ortaya koymuştur.
Özet (Çeviri)
Cell and tissue mechanics has a vital role in several pathological and physiological processes. Mechanical perturbations and external stimuli produce numerous biological processes within a cell or a tissue, which can result in mechanical changes. Therefore, examination of the underlying mechanical characteristics of biological surroundings is a promising and important research area for the diagnosis and prognosis of diseases, especially in cancer. To delve into this, we first proposed the application of Scanning Acoustic Microscopy (SAM) for monitoring diffusion of sodium ion, which is known to regulate bodily functions and biological processes, by time-dependent acoustic impedance measurements on the soft tissue-mimicking agarose phantom. We established a linear correlation between the alterations in the phantom concentration and its acoustic impedance distribution. The second question in this thesis was to whether establish a correlation between cumulative irradiation doses and the mechanical properties of the human teeth or not. Here, 320 MHz SAM in micrometer resolution was used to characterize the acousto-mechanical effects on human teeth after radiation therapy application, which is applied to cure head and neck cancer patients. Apart from SAM, this thesis introduces a dual-beam optical tweezers study for the quantification of red blood cell deformability as a determinant factor to assess cell reactions to radiotherapy on the cell cortex level. These two imaging techniques were used to understand the biomechanical variations in response to exterior stimuli in biological matter. For each experimental investigation, this thesis revealed the advantages and disadvantages of these methods and the reasons behind the findings from the physical and biological points of view.
Benzer Tezler
- Ultrasona duyarlı hidrojellerin sentezi ve ilaç salım davranışlarının incelenmesi
Synthesis of ultrasensitive hydrogels and investigation of drug release behavior
ŞULE BALCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyomühendislikSakarya ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CUMA BİNDAL
- Trombin saflaştırılması için moleküler baskılanmış mikrokriyojeller
Molecular imprinted microcryogels for thrombin purification
MERVE ASENA ÖZBEK
- Çinko esaslı antibakteriyel biyobozunur malzemelerin üretimi ve yüzey özelliklerinin mikro ark oksidasyon yöntemiyle geliştirilmesi
Production of zinc based antibacterial biodegradable materials and improvement of surface properties by the micro arc oxidation process
AYBÜKE AYDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BAYDOĞAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN YILMAZER
- Functionalized nanofiber based scaffold in nerve tissue engineering
Sinir doku mühendisliğinde işlevselleştirilmiş nanofiberlerin kullanımı
İREM AYŞE KANNECİ ALTINIŞIK
Doktora
İngilizce
2017
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATMA NEŞE KÖK
PROF. DR. GAMZE KÖSE
- PLA/HA/GO nanokompozit doku iskelesinin elektroeğirme yöntemiyle üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of PLA/HA/GO nanocomposite scaffold by electrospinning
BÜŞRA OKTAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyomühendislikYıldız Teknik ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEM BÜLENT ÜSTÜNDAĞ
DOÇ. DR. ESMA ÖZEROL