Development of cell culture plates comprising embedded arrays of miniature electromagnets for magnetic transfection applications
Manyetik transfeksiyon uygulamarına yönelik minyatür elektromıknatıs dizisi içeren hücre kültürü plakalarının geliştirilmesi
- Tez No: 982350
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MURAT KAYA YAPICI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Ticari adıyla magnetofeksiyon olarak da bilinen, mıknatıs destekli transfeksiyon, viral ajan kullanmadan, süperparamanyetik demir oksit nanopartiküllere (SPION) bağlı nükleik asit komplekslerini kalıcı mıknatıs plakalarıyla üretilen harici manyetik alanlarla hedef hücrelere yönlendirmeye dayalı bir gen iletim yöntemidir. Bu prosedürde, manyetik alanın özellikleri, bilhassa manyetik akı yoğunluğu (𝑩⃗⃗), manyetik akı yoğunluğunun gradyanı (𝝏𝑩⃗⃗/𝝏𝒛) ve manyetik alana maruz kalma süresi, transfeksiyon verimliliğini değiştirebilir. Bugüne kadar, ticari mıknatıs destekli transfeksiyon sistemleri, çoğunlukla nadir toprak mıknatısların (mıknatıs plakaları) kullanımına dayanarak, SPION'lar ile konjuge edilmiş genlerin kuvvetli ancak zamanla değişmeyen (statik) alan gradyanlarına maruz kalmalarına ve böylece hedef hücre yüzeylerinin üzerinde yoğunlaşmalarına ve ardından endositoz yoluyla hücrelerin içine alınmalarına dayalı bir yöntem izlemişlerdir. Ancak yakın dönemde, zamanla değişen (alternatif) manyetik alanlar sağlayabilen bir mıknatıs sistemi sunulmuş (ABD Patenti: 11,160,884 B2) ve daha yüksek transfeksiyon verimliliği sağladığı gösterilmiştir. Mevcut tez çalışması, bu patentli teknolojinin üzerine inşaa ederek, plaka üzerinde doğrudan hücre kültürü yapılmasına olanak tanıyan, kompakt ve kolayca taşınabilir, yeni, kullanıcı dostu bir magnetofeksiyon platformu sunmaktadır. Geliştirilen platform, insan embriyonik böbrek hücrelerinin (HEK 293T) yeşil floresan proteiniyle (GFP) transfeksiyonunda uygulanarak, ticari mıknatıs plakalarıyla kıyaslanmıştır. Bu bağlamda platform, yalnızca statik (DC), yalnızca alternatif (50 Hz AC, 50 mA'da ~6mT), ve DC/AC alanların kombinasyonları dahil olmak üzere çeşitli manyetik alan koşullarının 20 dakikalık süreler boyunca transfeksiyon verimliliği üzerindeki etkilerini araştırmak için kullanılmıştır. %5 CO2 ile nemlendirilmiş bir inkübatörde 37°C'de 48 saatlik inkübasyondan sonra, GFP ekspresyonu analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlar, HEK 293T hücrelerinde transfekte edilen GFP'nin floresan yoğunluğu ile bağdaştırılan transfeksiyon verimliliğinin; en yüksek, AC manyetik alana 20 dakika maruz kalma koşulu (AC 20) kullanılarak elde edildiğini; ve bu koşulun, hiç manyetik alan uygulanmadığı koşula kıyasla 3 kata kadar daha yüksek floresans gösterdiği; ve ticari mıknatıs plakası aracılığıyla DC manyetik alana 20 dakika maruz kalma koşuluna kıyasla da 2 kata kadar daha yüksek floresans sergilediğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Magnet-assisted transfection, also trademarked as magnetofection, is a non-viral gene delivery method which employs external magnetic fields generated by permanent magnet plates to guide superparamagnetic iron oxide nanoparticle (SPION)-bound complexes of nucleic acids into target cells. In this procedure, properties of the magnetic field, in particular, the magnetic flux density (𝐵⃗ ), gradient of the magnetic flux ensity (𝜕𝐵⃗/𝜕𝑧), and the duration of magnetic field exposure, can vary the transfection efficiency. To date, commercial magnet-assisted transfection systems heavily rely on rare-earth magnets (magnet plates) to expose SPION conjugated genes to strong, yet time-invariant (static) field gradients and concentrate them above the target cell surfaces after which they are taken into the cells by endocytosis. More recently though, a magnet system capable of providing time varying (alternating) magnetic fields was demonstrated (US Patent: 11,160,884 B2) which provided higher transfection efficiency. Building onto this patented technology, this thesis introduces a new, user-friendly magnetofection platform that is compact and readily portable allowing direct cell culturing on the plate. The developed platform was evaluated by benchmarking it against commercial magnet plates, through transfection of green fluorescent protein (GFP) in human embryonic kidney (HEK 293T) cells. As such, the platform was used to investigate the effects of various magnetic field conditions, including only static (DC), only alternating (50 Hz AC, ~6mT at 50 mA), and combinations of DC/AC fields on transfection efficiency over 20-minute durations. After 48 hours of incubation in a 5% CO2 humidified incubator at 37°C, GFP expression was analyzed. The results demonstrated that the highest transfection efficiency; quantified by the fluorescence intensity of the transfected GFP in HEK 293T cells, was achieved using the condition of 20 minutes exposure to AC magnetic field (AC 20), which displayed up-to 3-fold higher fluorescence compared to the“no-field”condition; and up to 2-fold higher compared to 20 minutes exposure to DC magnetic field through the commercial magnet plate.
Benzer Tezler
- Kabak çekirdeğinden enzimatik sulu ekstraksiyon ile yağ eldesi ve yüzey aktif madde kullanımının yağ verimine etkisi
Enzymatic aqueous extraction of oil from pumpkin seeds and effect of surfactants on the oil yield
GÖZDE NUR DALKIRAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. GÜLDEM ÜSTÜN
- Development of artificial cell culture platforms using microfluidics
Mıkroakıskaların kullanımı ıle yapay hücre kültürü platformlarının gelıstırılmesı
HANDE KARAMAHMUTOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Mekatronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. MELTEM ELİTAŞ
- Hücrelerinden arındırılmış miyokardiyal doku ile hücre tabakası destekli kalp yaması geliştirilmesi
Development of cell sheet supported cardiac patch with decellularized myocardial tissue
GÖKÇE KAYNAK BAYRAK
Doktora
Türkçe
2019
BiyoteknolojiHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU
- Maksillofasiyal travma tedavisi için ısı ile şekillendirilebilen kompozit kemik plakalarının geliştirilmesi
Development of heat malleable composite bone graft plates for maxillofacial trauma treatment
İLKER CENGİZ
Doktora
Türkçe
2024
Polimer Bilim ve TeknolojisiHacettepe ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALİL MURAT AYDIN
- GFP geni aktarılmış mezenkimal kök hücre davranışlarının 4 boyutlu kültürde yapay zeka kullanılarak analizi
Analysis of GFP gene transduced mesenchymal stem cell behaviors using artificial intelligence in 4D cultures
CEREN ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Histoloji ve Embriyolojiİstinye ÜniversitesiKök Hücre ve Doku Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN DARİCİ