In Vitro primary neuron and Ex Vivo retina stimulation with optoelectronic biointerfaces
Optoelektronik biyoarayüzler ile In Vitro primer nöron ve Ex Vivo retina uyarımı
- Tez No: 930119
- Danışmanlar: PROF. DR. CELAL MURAT HASANREİSOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyomühendislik, Göz Hastalıkları, Moleküler Tıp, Bioengineering, Eye Diseases, Molecular Medicine
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Hücresel ve Moleküler Tıp Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 140
Özet
Retinal dejeneratif hastalıklarda genellikle ilerleyici görme kaybı geri dönüşümsüz fotoreseptör hasarına bağlı olarak ortaya çıkar. Bu gibi hastalıklarda klinik açıdan hastalık seyrini daha iyileştirmeye yönelik uygulamalar olsa da tam olarak tedavi sağlayan çözümler bulunamamıştır. Optoelektronik yaklaşımlar, fotoreseptörlerin yapay olarak benzer bir işlevini yerine getirerek gelen ışığı algılayıp elektrik sinyallerine dönüştürmeyi ve retina nöronlarını aktive ederek beyinde ışığı algılamaya yönelik sinyaller göndermeyi amaçlamaktadır. Optoelektronik biyoarayüzlerin geliştirilmesi, görmeyle ilgili hastalıklarda terapötik uygulama için yeni stratejiler sağlar. Bu tez, fotovoltaik cihazların tasarımını, biyouyumluluğu ve işlevsel uygulamaları araştırmayı amaçlamaktadır. Üretilen yeni biyoarayüzler, in vitro kültür koşullarında ve ex vivo retinal stimülasyonlar ile test edilmiştir. Tezin son kısmı, gelecekte daha fazla protez testi için in vivo optik sinir yaralanması modelinin optimizasyonunu içermektedir. Sonuçların ilk kısmı P3HT:ITIC ve AgBiS2 kuantum noktalarına dayalı farklı fotovoltaik cihaz tasarımları üzerinde kültürlenen birincil embriyonik hipokampal nöronların hücre canlılığı, hücre içi stres seviyesi, mitokondriyal sağlık, kalsiyum akışı dahil olmak üzere in vitro testlerden oluşmaktadır. Hücre canlılığının %80'inden fazla oluşu ve ışık aydınlatması altında minimal strese sahip olması biyoarayüzleri ilerleyen çalışmalar için uygun aday kılmıştır. İkinci kısım, fotoakım ve fotovoltaj değerlerini iyileştirmek için geri dönüş elektrodu RuO2 ve ZnO nanotellerinin ara katmanına sahip AgBiS2 tabanlı cihazların son tasarımını içermektedir. Birincil hipokampal nöronlar üzerindeki biyouyumluluk ve işlevsellik testlerine ek olarak, AgBiS2 tabanlı biyoarayüzün uyarılma kapasitesi, tekrarlayan yakın kızılötesi ışık aydınlatması altında retina dejenerasyonuna uğramış sıçanlardan alınan ex vivo retina kayıtları ile doğrulanmıştır. Son kısım, gören sıçanlarda in vivo optik sinir yaralanması modelinin optimizasyonunu içermektedir. Histolojik ve fonksiyonel analiz, retina katmanlarının deformasyonu, gliozis, fibrozis ve retina ganglion hücre aktivitesinde düşüş gibi yaralanmaya bağlı durumlar hasar süresinin artışı ile ilerlediği gösterilmiştir. In vivo model, gelecekte fotovoltaik cihazların nöroprotektif ve nörorejenerasyon kapasitesini incelemek için yeni bir platform sağlamıştır.
Özet (Çeviri)
Progressive vision impairment generally arise due to irreversible photoreceptor damage in retinal degenerative diseases. Although there are applications aimed at improving patients' life quality, the exact treatment of these diseases has not been found. Optoelectronic approaches aim to perceive the incoming light and convert it into electrical signals by performing an artificially similar function of photoreceptors, and to activate retinal neurons to send signals for perceiving light in brain. Development of optoelectronic biointerfaces provides new strategies for therapeutic application in vision-related diseases. This thesis aims to investigate the design of photovoltaic devices, biocompatibility and functional applications. Fabricated novel biointerfaces were tested in in vitro culture conditions and ex vivo retinal stimulation. The final part of the thesis includes the optimization of an in vivo optic nerve injury model for further prosthesis testing in the future. The first part of the results consists of in vitro tests including cell viability, intracellular stress level, mitochondrial health, calcium influx of primary embryonic hippocampal neurons cultured on different photovoltaic device designs based on P3HT:ITIC and AgBiS2 quantum dots. More than 80% cell viability and minimal stress under light illumination made the biointerfaces suitable candidates for further studies. The next part includes the final design of AgBiS2-based devices with return layer of RuO2 and interlayer of ZnO nanowires to improve photocurrent and photovoltage values. In addition to the biocompatibility and functionality tests on primary hippocampal neurons, the stimulation capacity of AgBiS2-based biointerface was validated by ex vivo retinal recordings from rats with retinal degeneration under repetitive near-infrared light illumination. The last part includes the optimization of animal studies for optic nerve crush model. Histological and functional analysis showed that injury-related conditions such as retinal layer deformation, gliosis, fibrosis and decrease in retinal ganglion cell activity progressed with increasing injury duration. The in vivo model provided a new platform to study the neuroprotective and neuroregeneration capacity of photovoltaic devices in the future.
Benzer Tezler
- Investigation of the ın vitro and ex vivo efficacy of the CRISPR-PE system according to the types of Spinal Muscular Atrophy disease
CRISPR-PE sisteminin Spinal Musküler Atrofi hastaliğinin tiplerine göre in vitro ve ex vivo etkinliğinin araştirilmasi
GAMZE YELGEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
BiyolojiÜsküdar ÜniversitesiMoleküler Biyoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CİHAN TAŞTAN
- Effect of magnesium sulfate on anxiety-like behavior and memory in a rat model: Investigation of its neuronal molecular mechanisms
Magnezyum sülfatın erkek sıçanlarda anksiyolitik etkisinin davranış ve bellek testleri ile değerlendirilmesi, muhtemel nöronal hücre içi etki mekanizmalarının araştırılması
ALİ ÇETİN
Doktora
İngilizce
2021
FizyolojiSivas Cumhuriyet ÜniversitesiFizyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERCAN ÖZDEMİR
- İn vitro ortamda elektriksel stimülasyonun nöral membran lipit plastisitesi üzerine etkileri
Effects of in vitro electrical stimulation on neural membrane lipid plasticity
AYTAÇ GÜZEL
- Bazı (5-formilfuran-2-il)metil benzoat türevlerinin sentezi ve diyabetik yaraları iyileştirme potansiyellerinin değerlendirilmesi
Synthesis of some (5-formylfuran-2-yl)methyl benzoate derivatives and evaluation of their potential for healing diabetic wounds
HATİCE ŞÜKRAN DURMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Eczacılık ve FarmakolojiAtatürk ÜniversitesiFarmasötik Kimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET KOCA
PROF. DR. AHMET HACIMÜFTÜOĞLU
- Metformin hcl/irinotekan yüklü plga nanopartiküllerinin glioblastoma multiforme üzerindeki etkilerinin in vivo ve in vitro olarak değerlendirilmesi
In vitvo and in vivo evaluati̇on of the effect of metformin hcl/irinotecan loaded plga nanoparti̇cles on glioblastoma multi̇forme
ALİ TAGHİZADEHGHALEHJOUGHİ
Doktora
Türkçe
2015
Eczacılık ve FarmakolojiAtatürk ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET HACIMÜFTÜOĞLU