Browsing by Author "Haberal, Orhan Erdem"

Now showing 1 - 8 of 8

Akut miyokard hasarının troponin biyosensör ile ölçülmesi
(Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2012) Haberal, Orhan Erdem; Kocakulak, Mustafa
Koroner kalp hastalıkları Türkiye’de yetişkinlerde ölüm oranının en yüksek olduğu hastalıklardan biridir. Özellikle kardiyopulmoner bypass ameliyatı sonrası hastalarda miyokard enfarktüs riski oldukça yüksektir. Amerikan Kardiyoloji Derneği ve Avrupa Kardiyoloji Birliği kardiyak troponinleri miyokard enfarktüs tanısı için biyokimyasal belirteç olarak önermektedir. Bu nedenle, ameliyat sonrası hastanın hayati değerleri ile birlikte kandaki troponin seviyesinin ardışık olarak ölçülmesi gereklidir. Ancak sürekli ölçüm yapabilen hassas bir sistem henüz bulunmamaktadır. Bu çalışmanın amacı kandaki troponin protein seviyesini hassas, hızlı ve ucuz olarak ölçebilen bir sistem geliştirmektir. Bu amaçla, QCM kristalleri yüzey temizliği işleminden sonra anti-cTnT immobilize edilmiştir. Troponin konsantrasyonu, QCM sensörünün frekans değişimi ile gözlemlenmiştir. Aynı sensör farklı troponin konsantrasyonları ile test edilmiş ve frekans değerinin, troponin konsantrasyonu ile doğru orantılı olarak değiştiği gözlemlenmiştir. Bu sonuç TEM görüntüleri ile desteklenmiştir. Geliştirilen sensör sistemi troponin seviyesinin gözlemlenmesi için önerilen hızlı, etkili ve ucuz bir yöntemdir.
Askıda hidrojellerin serbest biçimli tersinir gömülmesi metodu ile karmaşık yapıların 3 boyutlu biyobaskılanması
(Başkent Üniversitesi Fen Bilimler Enstitüsü, 2023) Yılmaz, Şeyma Nur; Haberal, Orhan Erdem
Hem rejeneratif tıpta hem de ilaç taramasında kullanılmak üzere biyo-mühendislikte kan damarlarına yönelik artan bir talep olmuştur. Bununla birlikte, gerçek bir biyo-mühendislikte vasküler greftin mevcudiyeti sınırlı kalmaktadır. Üç boyutlu (3B) biyo-baskı, transplantasyon ve rejenerasyon için çeşitli mimaride ve boyutlarda kan damarları veya vaskülarize doku yapıları üretmek için potansiyel bir yaklaşım sunmaktadır. Bazı araştırmalar, insan vücudundaki büyük boyutlu kan damarlarının 3B baskısının elde edildiğini bildirmiş olsa da, hala tamamlanmamış mikrovasküler simülasyon ve iskele malzemelerinin düşük biyouyumluluğu ve mekanik mukavemeti gibi acil olarak çözülmesi gereken bazı problemler mevcuttur. Geleneksel dikey istifleme yöntemi, düzgün olmayan boru çapı ve basılan katman sayısı(uzunluğu) gibi bazı dezavantajlara sahiptir. Bu sorunları çözmek için alternatif bir çözüme ihtiyaç vardır. Çalışmamızda alternatif çözüm olarak ekstrüde edilmiş bir 3B yazıcı kullanılarak jelatin destek banyosu içerisine içi boş damar benzeri yapı iskelelerini uygun destek banyosu formülasyonunu kullanarak basılabilirliğini test etmiştir. Aljinat, vasküler doku yapılarının ekstrüzyon biyobaskısında yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin; aljinat, biyolojik olarak basılmış içi boş yapıların yapısal aslına uygunluğunu sağlamak için aynı anda verilen kalsiyum klorür (CaCl2) çözeltisi ile fiziksel olarak çapraz bağlanabilir. Çalışmamızda biyomürekkep olarak %1’lik aljinat çözeltisi hazırlanmıştır. Bu çalışmanın amacı; ekstrüde edilmiş bir 3B yazıcı kullanarak hidrojel yardımıyla damar benzeri yapı iskelelerinin basılmasını sağlamaktır. Ekstrüde edilmiş bir 3B yazıcı kullanarak FRESH method ile damar benzeri yapı iskelelerinin aljinat biyomürekkep ile biyobasımı gerçekleştirildi. Çalışmamızda iki farklı destek banyosu formülasyonu kullanıldı ve basılabilirlikleri değerlendirildi. Jelatin destek banyosu V0’da baskı sırasında şişme gözlemlendi. Bu yüzden v1 in basılabilirlik için daha uygun olduğuna kara verildi. Jelatin destek banyosu V1 ile elde edilen içi boş damar benzeri yapı iskelesinin akış testi ve çekme testi sonuçları gözlemlendi. İçi boş damar benzeri yapı iskelesinin akış testine 6 saatten daha fazla dayanıklılık gösterdiği gözlemlendi. There has been an increasing demand for bioengineered blood vessels for use in both regenerative medicine and drug screening. However, availability of a true bioengineered vascular graft remains limited. Three-dimensional (3D) bioprinting offers a potential approach to fabricate blood vessels or vascularized tissue structures of various architectures and sizes for transplantation and regeneration. Although some studies have reported the achievement of 3D printing of large-sized blood vessels in the human body, there are still some urgent problems to be solved, such as incomplete microvascular simulation and low biocompatibility and mechanical strength of scaffold materials. Traditional vertical stacking method has some disadvantages like uneven pipe diameter and number of layers printed. An alternative solution is needed to solve these problems. In our study, we tested printability of hollow vessel-like scaffolds into the gelatin support bath using an extruded 3D printer as an alternative solution, using appropriate support bath formulation. Alginate is widely used in extrusion bioprinting of vascular tissue structures. For example, alginate can be physically crosslinked with the concomitant calcium chloride (CaCl2) solution to ensure structural fidelity of bioprinted hollow structures. In our study, a 1% alginate solution was prepared as a bioink. The aim of this study is to print vessel-like scaffolds with the aid of hydrogel using an extruded 3D printer. Using an extruded 3D printer, vessel-like scaffolds were bioprinted with alginate bioink using the FRESH method. In our study, two different support bath formulations were used, and their printability was evaluated. Swelling was observed during printing in the gelatin support bath V0. Therefore, it was decided that v1 is more suitable for printability. Flow test and tensile test results of hollow vessel-like scaffold obtained with gelatin support bath V1 were observed. The hollow vessel-like scaffold was observed to withstand the flow test for more than 3 hours
Düşük maliyetli 3 boyutlu biyo yazıcı tasarlanıp gelistirilmesi
(2021) Kul, Hasan Hüseyin; Haberal, Orhan Erdem
Sanal ortamda tasarladığımız bir ürünü gerçeğe dönüştürmemizi sağlayan ya da hali hazırda var olan nesnelerin bire bir kopyalarını oluşturmamızı sağlayan cihazlar 3 boyutlu yazıcılardır. Günümüzde hızla yaygınlaşan bu teknoloji hemen her kesimin ilgisini çekmektedir. Kimisinin sadece hobi olarak gördüğü gibi kimisinin de malzeme tedariği için uygun bir yöntem olarak gördüğü sistemdir. Son zamanlarda klasik 3 boyutlu yazıcıların yanı sıra 3 boyutlu biyo yazıcılara olan ilgi de bir hayli artmıştır. İnsanların özellikle insanlar için doku ve organ basıp donör eksikliği, uyumlu organ sırası bekleme, bulunan organların vücuda uyumu gibi çeşitli sorunları ortadan kaldırma hayali bu sektörün gelişmesine katkı sağlamaktadır. 3 boyutlu yazıcıların özellikle de maliyetlerinden dolayı son yıllarda insanların kendi 3 boyutlu yazıcılarını yapma istekleri de artmış bulunmaktadır. Henüz yaygın olarak yapılmak istenen biyo yazıcılar olmasa da genel olarak kendi yazıcımızı üretmek hepimiz için heyecan verici hâle gelmiştir. Gerek maliyetler gerek kaynak bulma zorluğu bazı problemleri aşılamaz hale getirmektedir. Bütün bunlara rağmen gerekli malzemelerin bir kısmını başka bir 3 boyutlu yazıcıdan elde ederek hem malzeme tedariği zorlukları aşılıp hem de maliyet bir hayli düşürülebilmektedir. Bu çalışmada düşük maliyetli yeni bir 3B biyo yazıcı üretilmiştir. Klasik bir 3B yazıcıdan alınan baskılar ve açık kaynak olarak herkesin kullanımına sunulmuş olan Marlin yazılımı ile yeni bir 3 boyutlu biyo yazıcı üretilmiştir. Üretilmiş olan yazıcının ekstruder kısmı bir şırınga pompası şeklinde tasarlanmıştır. Tasarlanmış olan ekstruder kısmının tamamı Autocad Fusıon uygulaması ile sanal ortamda hazırlanmış ve 3 boyutlu yazıcıdan baskılanarak hazırlanmıştır. Yazıcının kontrolleri için Arduino Mega 2560 ve Ramp 1.6 kartları kullanılmıştır. Marlin yazılımı biyo yazıcı için uyumlu hâle getirilerek kartlara yüklenmesi ile sistemin kalibrasyonları yapılmış ve baskı yapılabilecek son şekline getirildi. Belli yüzdelerle hazırlanmış aljinat-jelatin çözeltileri ve el kremi ile bazı denemeler de yapılarak sistemin verimli çalışıp çalışmadığı kontrol edildi. Yapılan denemeler sonucunda üretilmiş olan bu yazıcının istenilen kalitede baskılar alınabilecek bir 3 boyutlu biyo yazıcı olduğu görülmüştür. Sonuçta kullanılan yöntemlerle üretim maliyeti bir hayli düşürülerek yaklaşık 2.000₺ maliyet ile bir biyo yazıcı üretilmesi başarılmıştır. 3-D printers are devices that allow us to make a product that we design in a virtual environment a reality, or create one-to-one copies of existing objects. This technology, which is rapidly becoming widespread today, attracts the attention of almost every segment. It is a system that some see as just a hobby, and others see as a suitable method for supplying materials. Recently, interest in classic 3-D printers as well as 3-D bio printers has increased a lot. People's dream of eliminating various problems, especially for humans, such as the lack of tissue and organ donors, waiting for a harmonious organ sequence, and the adaptation of found organs to the body, contributes to the development of this sector. Because of the cost of 3-D printers, especially in recent years, people's desire to make their own 3-D printers has also increased. Although there are not yet widely desired bio printers, it has become exciting for all of us to produce our own printer in general. Both costs and difficulty finding resources make some problems insurmountable. Despite all this, by obtaining some of the necessary materials from another 3-D printer, both the difficulties of supplying materials can be overcome and the cost can be significantly reduced. In this study, a new low-cost 3D bio printer was produced. A new 3-D bio printer has been produced with prints from a classic 3D printer and the Marlin software, which has been made available to everyone as open source. The extruder part of the manufactured printer is designed as a syringe pump. All of the extruder part designed was prepared in a virtual environment with Autocad Fusion application and printed from a 3-D printer. Arduino Mega 2560 and Ramp 1.6 cards were used for printer controls. Marlin software was made compatible for the bio printer and installed on the cards and the system was calibrated and brought to the final form where printing could be done. Some tests were also carried out with alginate-gelatin solutions prepared with certain percentages and hand cream to check whether the system was working efficiently. As a result of the tests, it has been shown that this printer is a 3-D bio printer that can be printed with the desired quality. As a result, the production cost was significantly reduced by the methods used to produce a bio printer with a cost of about 2,000₺.
Hidrojel biyomürekkepler ile 3 boyutlu yapıların oluşturulması ve civciv koryoallantoik membran modelinde anjiyogeneze etkilerinin araştırılması
(Başkent Üniversitesi Fen Bilimler Enstitüsü, 2023) Yıldırım, Emine Hilal; Haberal, Orhan Erdem
Yapılmış olan literatür araştırmalarından yola çıkıldığında, koryoallantoik zar ve anjiyogenez gelişimi deneyinde hidrojel ile etkileşimlerinde, biyo yazıcıdan çıkarılan hidrojel baskısının sayede koryoallantoik zar modeli (CAM) ile çalışıp, entegresi gerçekleştiğindeki anjiyogenez sürecinin izlenmediği görülmüştür. Bahsi geçen model, yeni damar oluşumunda kantitatif ölçüme imkan sağlamalıdır bu sayede koryoallantoik zar modeli (C AM) ile biyo yazıcı aracılığıyla baskısı alınan hidrojel ile arasındaki fiziksel oluşum izlenebilecektir. Kan damarı oluşumu değerlendirildiğinde birden fazla hücre tipinin ve sayıca fazla molekülün katıldığı kompleks çok basamaklı bir süreçtir. Anjiyogenez süreci izlenildiğinde, süreci pozitif ve negatif etkileyen moleküller arasındaki dengeye bağlı kontrol edilir. Buna “anjiyojenik anahtar” adı verilir. Yapılan literatür araştırmalarından yola çıkarak hidrojeller, yüksek oranda suyu bünyesine alıp “şişme” özelliği oluşturabilen çapraz bağlı homo ya da kopolimerik sistemler ağıdır. Suda çözünemeyip şişebilen yani suyun büyük kısmını yapı içerisine alabilen, üç boyutlu polimerik şebekelerdir. Jelatin, agar ve aljinatlar hem doğal hem de sentetik polimerler grubundadır. Proje kapsamında üretilen aljinat içerikli hidrojellerin 3 Boyutlu Yazıcıdan alınan baskılar, püskürtme yöntemi ile çapraz bağlanarak oluşturulmuştur. Literatür araştırmalarına bakıldığında, çapraz bağ oluşturulurken genelde UV ışın yolu ile yapıldığı gözlemlenirken; CaCl2 ile buhar püskürtme yöntemi denenip, gözlemlenmiştir. Hidrojellerin modellemesi yapılırken Cura programı kullanılmıştır. Bu program sayesinde, istenilen geometri ve boyutlarda 3 boyutlu hidrojel üretimi gerçekleşmiştir. Bu ara yüz, aynı zamanda solüsyonların şırınga ucuna aktarımını sağlayan mekanizmanın konumlandırmasına izin vermektedir.Anjiyogenez araştırmalarında sıkça kullanılan, yoğun vaskülarize yapıda olan civciv embriyo koriyoallantoik membran modeli (KAM), faydalı bir in vivo sistemdir. Anjiyogenez Araştırma Laboratuvarımızda deney hayvanlarına alternatif olarak kullanılır. Bu model, embriyolu yumurta kullanımına dayanan CAM modeli olarak bilinir. CAM modeli anjiyogenez çalışmalarında sıklıkla kullanılan uygun bir çalışma modelidir. Laboratuvar ortamında, kimyasal reçeteler, düzenleyerek oluşturulacak hidrojelin biyo baskılanabilir özelliğinden yararlanılarak anjiyogenez süreci fizyolojik olarak cam modelinde gözlemlenmiştir. Proje kapsamında, deneme yöntemleriyle geliştirilen hidrojelin, cam modelindeki damar yapılarının değişimi ve etkisi incelenmiştir. Proje kapsamında; damar oluşumunda önemli bir parametresi olan anjiyogenezin doku iskelesi yapımında sık kullanılan progesterondan nasıl etkilendiği civciv yumurtalarındaki koryoallantoik zar modeli aracılığıyla anjiyogenez gelişimi deneyi ile araştırılmıştır.3 farklı gruba ayrılan yumurtalar üzerindeki farklı kombinasyonlardaki progesteronun etkisine bakılmıştır. Her grup, kontrol grubu ve diğer gruplar ile karşılaştırıp genel bir sonuç elde edilmiştir. Based on the literature research, it was observed that the angiogenesis process was not followed when the hydrogel print extracted from the bioprinter worked with the chorioallantoic membrane model (CAM) and was integrated in the interaction with the hydrogel in the chorioallantoic membrane and angiogenesis development experiment. The aforementioned model should enable quantitative measurement of neovascularization, so that the physical formation between the chorioallantoic membrane model (CAM) and the hydrogel printed by the bioprinter can be monitored. When blood vessel formation is evaluated, it is a complex multi-step process in which more than one cell type and large number of molecules participate. When the angiogenesis process is monitored, it is controlled depending on the balance between the molecules that affect the process positively and negatively. This is called the "angiogenic switch". Based on the literature research, hydrogels are a network of cross-linked homo or copolymeric systems that can absorb a high amount of water and create a "swelling" feature. They are three-dimensional polymeric networks that cannot dissolve in water and swell, that is, they can take most of the water into the structure. Gelatin, agar and alginates are in the group of both natural and synthetic polymers. The prints taken from the 3D Printer of the hydrogels containing alginate produced within the scope of the project were created by crosslinking by spraying method. When we look at the literature research, it is observed that the cross-linking is generally done by UV light; Steam spraying method with CaCl2 was tried and observed. Cura program was used while modeling hydrogels. Thanks to this program, 3D hydrogel production was realized in the desired geometry and dimensions. This interface also allows the positioning of the mechanism for transferring solutions to the syringe tip. The chick embryo chorioallantoic membrane model (CAM), which has a dense vascular structure and is frequently used in angiogenesis studies, is a useful in vivo system. It is used as an alternative to experimental animals in our Angiogenesis Research Laboratory. This model is known as the CAM (chick chorioallantoic membrane) model, which is based on the use of eggs with embryos. The CAM model is an appropriate study model that is frequently used in angiogenesis studies. In the laboratory environment, the angiogenesis process was observed physiologically in the model by utilizing the biorepressible feature of the hydrogel to be formed by editing chemical prescriptions. Within the scope of the project, the change and effect of the vein structures in the CAM model of the hydrogel, which was developed by trial methods, were examined. In project scope; How angiogenesis, which is an important parameter in vessel formation, is affected by progesterone, which is frequently used in tissue scaffolding, was investigated by means of the chorioallantoic membrane model (chorioallantoic membrane- CAM) in chick eggs. The effect of progesterone in different combinations on eggs divided into 3 different groups was investigated. A general result was obtained by comparing each group with the control group and other groups.
Kan pıhtılaşma süresinin belirlenmesi için qcm tabanlı biyosensör cihaz tasarımı
(Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2023) Özersay, İrem; Haberal, Orhan Erdem
Kuvars kristal mikro terazi (QCM) biyosensörleri, son yirmi yılda biyomoleküllerin gerçek zamanlı ve hızlı tespiti için umut verici araçlardır. Biyosensörlere dayalı hızlı, kullanımı kolay ve ucuz bir biyobelirteç algılama teknolojisi geliştirilmiştir. Bu inceleme, hastalık izleme ve teşhis sonuçları için biyobelirteçlerin nicelleştirilmesi için moleküler baskıya dayalı kuvars kristal mikro terazi biyosensörlerindeki güncel uygulamaları sunar. QCM, erken ve doğru klinik tanıda iyileştirme sağlayan ve hastalık tedavi sürecini kolaylaştırabilen, kısa tespit süresine sahip, güvenilir, düşük maliyetli ve hassas bir biyoalgılama aracıdır. Bu nedenle kanda, idrarda, tükürükte vb. hastalıkla ilgili biyobelirteçlerin saptanması ve nicelenmesi çok önemli bir rol oynar. Daha önce gerçekleştirilen çalışmalarla fibrin oluşumu yerinde ve elektrot yüzeyinde gerçek zamanlı olarak tespit edilmiş ve QCM biyosensörünün yüzey kaynaklı kan pıhtılaşmasının belirlenmesi için çok faydalı bir alternatif olduğu ortaya çıkmıştır. QCM frekans kaymaları, başlangıç zamanı ve fibrin birikim hızı gibi genel pıhtılaşma kinetiği hakkında bilgi verir. Klasik QCM tekniği daha önce fibrinojen konsantrasyonunu, kan pıhtılaşma faktörlerinin aktivitesini ve pıhtılaşma süresini belirlemek için kullanılmıştır. Bu tez çalışmasında kan pıhtılaşmasında rol alan fibrinojenin yüksek hassasiyette tespiti için bir QCM biyosensörü tasarımı amaçlanmıştır. Klinik plazma örneklerinde kan pıhtılaşma sürelerini saptamak için laboratuvarda tasarlanan ve üretilen QCM biyosensörünü kullanmak temel hedeftir. Kan pıhtılaşmasında görev alan fibrinojenin kütle artımıyla birlikte QCM biyosensörünün frekans aralığındaki değişimini saptamak ve belirli bir metot geliştirerek bunu mikroakışkan bir sistem haline getirmek amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda tez kapsamında kan pıhtılaşmasında rol alan fibrinojenin yüksek hassasiyette tespiti için bir QCM biyosensörü tasarımı klinik plazma örneklerinde kan pıhtılaşma sürelerini saptamak için laboratuvarda tasarlanmıştır. Yansıra tasarlanan sistem için uygun kan hacimleri 1 uL olarak belirlenmiş ve standartlar ortaya konulmuştur. QCM biyosensörü klinik kullanımda henüz yaygınlaştırılamasa da bir adım olarak görülebilir. Üzerinde çalışılması gerekir. Tez deneyleri sonuçları göz önünde bulunduğunda ilk aşama olarak kullanımı olumlu gözükse bile gerekli laboratuvar testlerinin gerçekleştirilmesi zorunlu olmalıdır. Kan pıhtılaşmasında görev alan fibrinojenin 1uL kan hacminde ortaya çıkmasıyla QCM biyosensörünün frekans değişimi ortalama 450Hz olarak ortaya konulmuştur. Quartz crystal microbalance (QCM) biosensors have been promising tools for real-time and rapid detection of biomolecules over the past two decades. A fast, easy to use and inexpensive biomarker detection technology based on biosensors has been developed. This review presents current applications in molecular print-based quartz crystal microbalance biosensors for quantification of biomarkers for disease monitoring and diagnostic outcomes. QCM is a reliable, low-cost and sensitive biodetection tool with short detection time, which can improve early and accurate clinical diagnosis and facilitate the disease treatment process. Therefore, detection and quantification of disease-related biomarkers in blood, urine, saliva, etc. play a very important role. Previous studies have detected fibrin formation in situ and on the electrode surface in real time, and the QCM biosensor has proven to be a very useful alternative for the detection of surface-induced blood coagulation. QCM provides information on general coagulation kinetics, such as frequency shifts, onset time, and fibrin deposition rate. The classical QCM technique has previously been used to determine fibrinogen concentration, activity of blood coagulation factors, and coagulation time. In this thesis, it is aimed to design a QCM biosensor for high sensitivity detection of fibrinogen, which is involved in blood coagulation. The primary goal is to use the lab-designed and manufactured QCM biosensor to detect fibrinogen and coagulation FVIII concentrations in clinical plasma samples. It is aimed to determine the change in the frequency range of the QCM biosensor with the increase in mass of fibrinogen, which is involved in blood coagulation, and to make it a microfluidic system by developing a specific method. For this purpose, within the scope of the thesis, a QCM biosensor design for high sensitivity detection of fibrinogen involved in blood coagulation was designed in the laboratory to detect fibrinogen and coagulation FVIII concentrations in clinical plasma samples. In addition, suitable blood volumes for the designed system were determined as 1 μL and standards were set. Although the QCM biosensor has not yet been deployed in clinical use, it can be seen as a step forward. It needs to be worked on. Considering the results of the thesis experiments, it should be mandatory to perform the necessary laboratory tests, even if its use as a first step seems positive. The frequency change of the QCM biosensor was revealed as an average of 450Hz, with the emergence of fibrinogen, which is involved in blood coagulation, in 1uL blood volume.
Klinik laboratuvar örneklerinde hemliz, lipemi ve ikter belirlenmesi için preanalitik okuyucu tasarlanması
(Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2021) Tan, Kubilay; Haberal, Orhan Erdem
Klinik laboratuvarlarda temel amaç, bir konsantrasyonun veya aktivitenin gerçek değerini belirlemektir. Bununla birlikte, sonuçlar genellikle hemoliz, ikterus ve lipemi interferan maddelerin varlığından dolayı etkilenir ve bu, numunenin görünümündeki renk değişikliği veya bulanıklık ile anlaşılmaktadır. Hemoliz, ikter ve lipemi serum indeksleri günümüzde spektral analiz ve görsel değerlendirme olmak üzere iki farklı yöntem ile tespit edilmektedir. Her biyokimya laboratuvarı maliyeti yüksek, yüksek teknolojik otoanalizör sistemlerine sahip değildir. Bu nedenle ölçümler sıklıkla görsel değerlendirme prosedürü uygulanarak yapılmaktadır. Serum örneklerindeki renk değişikliği kalibrasyon örnekleri ile görsel olarak karşılaştırılarak hemoliz, ikter ve lipemi seviyeleri derecelendirilmektedir. Görsel değerlendirmede sonuçların öznel kararlara bağlı olmasından, personelin tecrübesinden, iş yüküne bağlı olarak yorgunluğundan, laboratuvar ortam ve ışık koşullarından vb. nedenlerden dolayı sıklıkla etkilenmektedir. Sistemin mekanik kısımları SolidWorks ile tasarlanmış ve üç boyutlu bir yazıcı ile üretilmiştir. Okuyucu sistemin elektronik kontrolcüsü olarak Esp32 ve görüntü kayıtları için Ov2640 kamera kullanılmıştır. Okuyucu sistem gömülü yazılım çalışmaları Arduino IDE platformu C ve C++ programlama dilleri kullanılarak yapılmıştır. Görüntü işleme süreçleri için Python programlama dili ve yapay zekâ algoritmaları kullanılarak serum bölgesini oluşturan görüntü alanının renk verileri elde edilmiştir. Farklı indeks seviyelerine sahip 788 örneğin, hemoliz için 519 – 628 nm, ikter için 467 - 519 nm, lipemi için 467 – 519 - 628 nm dalga boyuna sahip ışık altında görüntü kayıtları yapılmıştır.R, G ve B renk değerleri ile hemoliz, ikter ve lipeminin serum indeksi değerleri ile arasında sırasıyla 0.92, 0.90 ve 0.86 oranında negatif ve güçlü korelasyon ilişkisi bulunmuştur. Elde edilen regresyon denklemlerinin determinasyon katsayısı hemoliz için 0.86, ikter için 0.82, lipemi için 0.88 olarak hesaplanmıştır. 197 test örneğinin görüntüleri kaydedilerek regresyon denklemlerinin ve manuel algoritmanın serum indeks seviyelerini tahmin etme başarıları hesaplanmıştır. Regresyon denklemlerinin hemoliz, ikter, lipemi serum indekslerinin var/yok (> H+, I+, L+) tespit doğruluğu sırasıyla %89, %72, %99 olarak bulunmuştur. Ayrıca regresyon denklemleri ile derecelendirilmiş hemoliz, ikter ve lipemi örnekler üzerinde başarı hesaplamaları yapılmıştır. H+ dereceli hemoliz için %86, H++ dereceli hemoliz için %86, I+ dereceli ikter için %82, I++ dereceli ikter için %89, I+++ dereceli ikter için %96, I++++ dereceli ikter için %98, L+ dereceli lipemi için %99 doğruluk oranı bulunmuştur. Geliştirilen manuel algoritma ile hemoliz, ikter, lipemi serum indekslerinin var/yok (> H+, I+, L+) tespit doğruluğu sırasıyla %78, %81, %99 olarak bulunmuştur. Bu çalışma sonucunda görsel değerlendirme yöntemine kıyasla sonuçların daha nesnel, hassas, kararlı ve doğru olduğu yeni bir serum indeks hesaplama yöntemi geliştirilmiştir. Çalışma sonucunda ticari oto analizörlere kıyasla uygun maliyetli, laboratuvar koşullarına uyumlu ve kullanıcı odaklı bir preanalitik okuyucu sistem geliştirilmiştir. The main purpose in clinical laboratories is to determine the true value of a concentration or activity. However, results are often affected by the presence of hemolysis, icterus and lipemia interferans, as evidenced by the color change or turbidity in the appearance of the sample. Hemolysis, icterus and lipemia serum indices are determined by two different methods today, namely spectral analysis and visual evaluation. Not every biochemistry laboratory has high-cost, high-tech auto analyzer systems. For this reason, measurements are often made using a visual evaluation procedure. Hemolysis, icterus and lipemia levels are graded by visually comparing the color change in serum samples with calibration samples. In visual evaluation, the results depend on subjective decisions, the experience of the staff, the fatigue depending on the workload, the laboratory environment and light conditions, etc. It is often affected for reasons. The mechanical parts of the system are designed with SolidWorks and produced with a three-dimensional printer. Esp32 was used as the electronic controller of the reader system and Ov2640 camera was used for image recordings. Reader system embedded software studies have been done using Arduino IDE platform C and C ++ programming languages. For image processing, the color data of the image area that constitutes the serum region was obtained by using the Python programming language and artificial intelligence algorithms.Images of 788 samples with different index levels were recorded under light with a wavelength of 519 - 628 nm for hemolysis, 467 - 519 nm for icterus, and 467 - 519 - 628 nm for lipemia. A negative and strong correlation was found between R, G and B color values and serum index values of hemolysis, icterus and lipemia at a rate of 0.92, 0.90 and 0.86, respectively. The coefficient of determination of the obtained regression equations was calculated as 0.86 for hemolysis, 0.82 for icterus, and 0.88 for lipemia. By recording the images of 197 test samples, the success of the regression equations and the manual algorithm to predict serum index levels were calculated. The accuracy of the regression equations for detecting the presence/absence of hemolysis, icterus, lipemia serum indices (> H+, I+, L+) was found to be 89%, 72%, and 99%, respectively. In addition, success calculations were made on hemolysis, icterus and lipemia samples graded with regression equations. Accuracy rate of 86% for H+ grade hemolysis, 86% for H++ grade icterus, 82% for I+ grade icterus, 89% for I++ grade icterus, 96% for I+++ grade icterus, 98% for I++++ grade icterus, 99% for L+ grade lipemia found. With the developed manual algorithm, the accuracy of detecting the presence/absence of hemolysis, icterus, lipemia serum indices (> H+, I+, L+) was found to be 78%, 81%, and 99%, respectively. As a result of this study, a new serum index calculation method was developed in which the results are more objective, precise, stable and accurate compared to the visual assessment method. As a result of the study, a user-oriented preanalytical reader system has been developed that is cost-effective, compatible with laboratory conditions, compared to commercial auto analyzers.
Novel Concept On In Situ Syntheses And Investigation Of Photon Energy Effect On Agnp Size With A Custom Build Device For Enhanced Antimicrobial Efficiency
(2022) Bunyatova, Ulviye; Kocum, Ismail Cengiz; Turkmen, Kubra Erkan; Haberal, Orhan Erdem; Kocak, Onur; Koca, Helin Cikmaz; 10.1007/s11051-022-05612-2
The objectives of the present study were to examine the influence of visible light photons on photoreduction of the silver nanoparticles (AgNPs), detect optoelectronic feedback, and observe the antimicrobial activity. For this purpose, an optoelectronic device was designed and successfully tested. The finding shows that identical nanocomplexes with silver salt express various responses to the LEDs with different wavelengths by scattering different portions of light. It is the first time to discuss the effect of visible light photons on nanosized particles in detail based on the quantitative optical/voltage analysis. The photoreduction of the AgNPs is in good agreement with photon energy and the AgNPs occur in nanocomplex in a wavelength versus time-dependent mariner. The blue LED having photon energy 7.04 eV reduces the average size of AgNPs down to the range 4-6 nm in 12 min, while AgNPs obtained under influence of green (6.11 eV) and red (5.04 eV) LEDs have average sizes 6-8 nm and 12-14 nm respectively. The successful synthesis of AgNPs was additionally examined using UV-Vis, SEM, XPS, XRD, FTIR, and TEM techniques. AgNPs proved for antimicrobial activity against Escherichia coli 25922, Enterococcus faecalis 29212, Pseudomonas aeruginosa 27853, and Candida albicans 10231 at four different concentrations. The antibacterial test for all selected bacteria showed that AgNPs which have an average size of 4-6 nm synthesized by blue LED revealed the largest inhibition zone around 16-11 mm, while the antifungal test shows that the maximum inhibition zone was exposed by AgNPs which have an average size of 6-8 nm synthesized by red LED.
Taşınabilir torasik biyoempedans monitör tasarımı
(Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2020) Köksal, Oya; Haberal, Orhan Erdem
Empedans kardiyografi (ICG), elektriksel biyoempedans (EBI) ölçümlerini kullanarak kardiyak dinamiklerin izlenmesi için girişimsel olmayan bir yöntemdir. Fizyolojik empedans kardiyografi, geleneksel girişimsel yöntemlerle ilişkili riskler olmaksızın hemodinamik parametreleri ölçmektedir. Dolaşım sistemi hastalıkları, akut ve kronik kalp yetmezliği, akut miyokard enfarktüsü, hipertansiyon, şiddetli anemi gibi çeşitli kardiyovasküler hastalıklarda ve pacemaker hastalarında ICG kullanımına dayanan araştırmalar vardır. Tek bir frekansta sürekli olarak kullanılan ICG dalga formunun analizi; kardiyak çıktı (CO), stroke hacim (SV), sistolik zaman aralıkları ve oksijen sunum ve tüketim dengesinin izlenmesi gibi kalbin mekanik fonksiyonunu gösteren bazı hemodinamik parametrelerin değerlendirilmesi için kullanılmaktadır. ICG ölçümü yapılırken toraks akışkanındaki direnç değişim seviyesini tespit etmek için, iki adet elektrot toraks bölgesi boyunca düşük genlikli bir elektrik akımı gönderir ve farklı iki elektrot voltaj değişimini algılar. Ohm kanunu kullanılarak empedans elde edilir. Ölçülen empedansla göğüs, kalp ve diğer ana damarlardaki kandan gelen değişiklikler ΔΖ olarak kaydedilir. ICG kaydı ayrıca, ΔZ sinyalinin ilk türevinden elde edilen dZ / dt dalga formunu da üretir. Kaydedilen EKG ile birlikte ICG dalga formları, hemodinamik parametreleri hesaplamak ve değerlendirmek için kullanılır. Bu çalışma çerçevesinde hemodinamik parametrelerin incelenmesi için evde bakım uygulamalarında kullanılabilecek, portatif, ucuz, küçük boyutlu, modüler ve dijital bir biyoempedans ölçüm sistemi tasarlanmıştır. Tasarlanan sistem sayesinde evde bakım hastalarının yaşam kalitesini yükseltmek, sağlık personeli eksiğini kapatmak, sağlık harcamalarını azaltmak gibi çeşitli sorunlara çözümler bulmak amaçlanmıştır. Bu çalışma kapsamında bir ADAS1000 ölçüm kiti kullanılarak dört elektrotlu bir ICG sistemi tasarlanmış ve oluşturulmuştur. Tasarlanan sistemle 50 kHz frekans değerinde torasik empedans ve EKG ölçümleri alınmıştır. Geliştirilen yazılım ile torasik empedans değerlerinden ICG sinyali oluşturulmuş ve hemodinamik parametreler hakkında çıkarım yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar, ölçülen torasik empedans değerinin referans değerlerden daha yüksek olduğu, fakat empedans değişiminin referans değerler içerisinde olduğunu göstermiştir. Geliştiren sistemin klinik kullanım için uygun olmadığı iyileştirilmeye tabi tutulması gerektiği sonucuna varılmıştır. Impedance cardiography (ICG) is a noninvasive method for monitoring cardiac dynamics using electrical bioempedance (EBI) measurements. Physiological impedance cardiography measures hemodynamic parameters without the risks associated with conventional interventional methods. There are studies based on the use of ICG in various cardiovascular diseases such as circulatory system diseases, acute and chronic heart failure, acute myocardial infarction, hypertension, severe anemia, and pacemaker patients. Analysis of ICG waveform continuously used at a single frequency; Cardiac output (CO), stroke volume (SV), systolic time intervals and monitoring of oxygen supply and consumption balance are used to evaluate some hemodynamic parameters showing the mechanical function of the heart. To determine the level of resistance change in the thoracic fluid when performing an ICG measurement, two electrodes emit a low amplitude electric current across the thorax region and detect two different electrode voltage changes. Impedance is obtained by using Ohm's law. Changes in blood from the breast, heart and other major vessels with the measured impedance are recorded as ΔΖ. ICG recording also generates the dZ / dt waveform obtained from the first derivative of the ΔZ signal. ICG waveforms, along with the recorded ECG, are used to calculate and evaluate hemodynamic parameters. In this study, a portable, inexpensive, small size, modular and digital bioimpedance measurement system has been designed for the examination of hemodynamic parameters. Thanks to the designed system, it was aimed to find solutions to various problems such as increasing the quality of life of home care patients, closing the shortage of health personnel and reducing health expenditures. In this study, a four electrode ICG prototype was designed and constructed using an ADAS1000 evaluation kit. Thoracic impedance at 50 kHz frequency and ECG measurements were taken with the designed prototype. With the developed software, ICG signal is generated from thoracic impedance values and inferences about hemodynamic parameters are made. The results show that the measured thoracic impedance value is higher than the reference values, but the impedance change is within the reference values. It is concluded that the prototype is not suitable for clinical use and needs to be improved.