Browsing by Author "Kocakulak, Mustafa"

Now showing 1 - 7 of 7

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.
Construction of A Bilirubin Biosensor Based on an Albumin-Immobilized Quartz Crystal Microbalance
(2017) Kocakulak, Mustafa; Bayrak, Tuncay; Saglam, Sinan; 0000-0001-6826-4350; AAE-3731-2020
Bilirubin, a bile pigment, is associated with several diseases and systemic pathologies. The measurement of bilirubin is important for diagnosis and therapy, and many expensive methods are used to measure the bilirubin amount in blood. In this study, a new bilirubin biosensor using quartz crystal microbalances immobilized with albumin is proposed. To measure the effectiveness of the biosensor, a series of experiments was realized with various concentrations of bilirubin, including 1 mg/dL, 2 mg/dL, 5 mg/dL and 10 mg/dL. Comparing blood gas analyzers, laboratory analyzers, skin test devices and nonchemical photometric devices, blood gas analyzers have a range of 0.5-35 mg/dL, laboratory analyzers have a range of 0-30 mg/dL, skin test devices could be used up to 11.7 mg/dL, and nonchemical photometric devices could be evaluated as reliable up to 14.6 mg/dL. The low limit range of the bilirubin detection is between 0.099 mg/dL and 0.146 mg/dL for some special commercial bilirubin measurement devices. Nevertheless, this study presents measurements with a high sensitivity and includes the advantage of reusability by using cheaper materials. To prove albumin immobilization and the bilirubin-albumin interaction atomic force microscopy (AFM) was used, and a good correlation was achieved from AFM images. In conclusion, considering the cost-effectiveness side of the proposed method, a low cost and more sensitive bilirubin measurement device which is effective and reusable was developed instead of the current commercial products. (C) 2017 Nalecz Institute of Biocybernetics and Biomedical Engineering of the Polish Academy of Sciences. Published by Elsevier B.V. All rights reserved.
Engineering long shelf life multilayer biologically active surfaces on microfluidic devices for point of care applications
(2016) Asghar, Waseem; Yuksekkaya, Mehmet; Shafiee, Hadi; Zhang, Michael; Ozen, Mehmet O.; Inci, Fatih; Kocakulak, Mustafa; Demirci, Utkan; 26883474
Although materials and engineered surfaces are broadly utilized in creating assays and devices with wide applications in diagnostics, preservation of these immuno-functionalized surfaces on microfluidic devices remains a significant challenge to create reliable repeatable assays that would facilitate patient care in resource-constrained settings at the point-of-care (POC), where reliable electricity and refrigeration are lacking. To address this challenge, we present an innovative approach to stabilize surfaces on-chip with multiple layers of immunochemistry. The functionality of microfluidic devices using the presented method is evaluated at room temperature for up to 6-month shelf life. We integrated the preserved microfluidic devices with a lensless complementary metal oxide semiconductor (CMOS) imaging platform to count CD4(+) T cells from a drop of unprocessed whole blood targeting applications at the POC such as HIV management and monitoring. The developed immunochemistry stabilization method can potentially be applied broadly to other diagnostic immunoassays such as viral load measurements, chemotherapy monitoring, and biomarker detection for cancer patients at the POC.
HT-29 kanser hücrelerinin metastaz takibi için mikro kanallarda tespiti ve sayılması
(Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2014) Yılmaz, Sıla; Kocakulak, Mustafa
Kanserden ölümlerin sebebi bir çok durumda metastazlar olup, temel olarak tümörler değildir. Primer tümör dışına yayılmadan önce hastaya kanser teşhisi konulduğu zaman hastanın hayatta kalma şansı artar. Metastazın ne zaman ve nasıl başladığı, açık değildir. Tümör hücrelerinin lenf bezi sistemi ile yayıldığı ve kan dolaşımına katıldığı bilinmektedir. CTC’ler tümörden ayrılıp kan dolaşımı içerisinde az sayıda bulunan tümör hücreleridir ve CTC’leri ayırmak zor bir hedeftir. Piyasada bulunan, CTC’lere yönelik tek kan testi sadece hücrelerin sayımında kullanılmaktadır. Ancak doktorların uygun tedavi şeklini seçmek için analiz edeceği kadar hücre saptanamamaktadır. Bu çalışmada, tasarlanan sistem sayesinde milyarlarca sağlıklı hücre arasında tek bir CTC tespit edilebilmektedir. Bir çeşit sıvı biyopsi olarak da düşünülebilecek bu sistemde bir mikroçip kullanılmaktadır. Mikroçip yüzeyi tümör hücrelerine özgün olarak bağlanan antikorlarla kaplanmıştır. HT-29 hücre kültürü kullanılmış ve kan ile karıştırılmıştır. Kan çip yüzeyi ile etkileştiğinde içerisindeki kanserli hücreler alıkonulmaktadır. Tasarım sayesinde CTC’ler tespit edilebilir ve sayılabilmektedir. Deney sonuçlarında 1.5 dakika boyunca uygulanan oksijen plazma süresinin hücre yakalama etkinliği açısından en yüksek değeri gösterdiği belirlenmiştir (%66±8). Kan içerisinde 5, 10, 25, 50, 100, 500 konsantrasyonlarında bulunan HT-29 hücrelerinin yakalanma etkinliği genel olarak %65±6 olarak belirlenmiştir. CTC’lerin metastaz oluşturmadan önce tespiti ve sayılması; hastalığın seyrinin takibinde, kişiye özel tedavi protokollerinin geliştirilmesinde ve metastazik tümörleri hedefleyecek yeni ilaçların geliştirilmesinde faydalı olacaktır. Böylece geleneksel kemoterapinin yıkıcı ve maliyetli tedavi yöntemine alternatif sağlanarak, bireylerin sağlıklı yaşam süresini uzatılabilir. In many cases metastases is the reason of death not tumors itself. When a patient is diagnosed with cancer before primary tumor spreads out chance of survival of patient increases. It is not clear when and how the metastasis starts, which factors trigger it. However it is known that tumor cells spread through adenoids and as a result they enter into blood circulation. These tumor cells are called circulating tumor cells (CTC). The only available blood test for CTC in the market is used for cell count but since the CTC’s are rare there is not enough cells for Doctor’s to analyze and to choose appropriate treatment method. In this thesis work a system that can detect a few CTC’s among billions of healty cell is designed. Amicrochip is used in this test that can be considered as a kind of fluid biopsy. Surface of microchip is coated with antibodies, which bind to tumor cells. HT-29 cell line is used and cell are spiked in blood in order to simulate CTC in blood. When blood interacts with the microchip surface cancerous cells with in the blood are withheld so both cancerous blood cells and their count can be determined. In the test results it showed that applying 1.5 minutes of oxygen plasma treatment has the maximum cell capture efficiency with the value of 66%±8. For HT-29 cells spiked in blood at 5,10,25,50,100,500, cells in uL concentrations the CTC capture efficiency was determined as 65%±8 overall. Detection and counting of CTC’s before causing metastases can be useful; in follow ups, developing personel treatment protocols and developing new medicine targeting metastatic tumors. By this there can be alternative for destructive and costly traditional chemotherapy while prolonging the life of individuals and enhancing the life quality of society.
Humoral immune response and coated or uncoated oxygenators during cardiopulmonary bypass surgery
(2016) Karakisi, Sedat Ozan; Kunt, Ayse Gul; Bozok, Sahin; Cankaya, Idil; Kocakulak, Mustafa; Musabak, Ugur; Sargon, Mustafa Fevzi; Ergene, Saban; Ilhan, Gokhan; Karamustafa, Hakan; Tufekci, Nebiye; Sener, Erol; 27841912
Aim: To investigate and compare uncoated and phosphoryl-choline-coated oxygenators in terms of induction of humoral immune response during coronary artery bypass surgery. Methods: A total of 20 consecutive patients who underwent coronary artery bypass surgery were randomly distributed into two groups according to the type of oxygenator used during surgery. Group 1 consisted of 10 patients who were operated on using phosphorylcholine-coated oxygenators. Group 2 contained 10 patients who underwent surgery using uncoated oxygenators. Blood and oxygenator fibre samples were obtained and compared in terms of immunoglobulins (IgG, IgM), complements (C3c, C4), serum total protein and albumin levels using electron microscopy and flow cytometry. Results: In group 1, levels of IgM, IgG, total protein and serum albumin were significantly increased at the end of cardiopulmonary bypass (CPB) compared to those at the beginning of CPB. In group 2, C3c and C4 levels at the beginning of CPB were found to be significantly higher than at the end. Electron microscopic examination of oxygenator fibres demonstrated that phosphorylcholine-coated fibres were less likely to be adsorbed by serum proteins and complements than the uncoated fibres. Conclusion: Our results indicate that phosphorylcholine-coated oxygenators seemed to induce humoral immune response to a lesser extent than uncoated oxygenators during coronary artery bypass procedures.
Mıcrofluıdıc bıosensors for poınt of care applıcatıons usıng electrıcal ımpedance analysıs and portable lensless wıde-fıeld mıcroscopy ımagıng
(Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2017) Yüksekkaya, Mehmet; Kocakulak, Mustafa
Diagnosis and treatment monitoring near patient or point of care (POC) is an essential need. POC tests can be robust, accurate, cost effective, user friendly, specific, deliverable and sensitive according to current needs. POC tests can result faster diagnosis and optimize treatment follow up, they are also crucial for infectious diseases. HIV/AIDS is a global issue with 36 Million infected person. Most of them are living in developing countries with limited health care resources, there is an urgent need for POC diagnosis and treatment monitoring of HIV/AIDS. In this thesis first a flexible polymer based microfluidic biosensor using electrical impedance detection for POC HIV-1 virus load diagnosis is developed, second, a microfluidic biosensor and POC diagnosis system using lensless wide-field microscopy imaging for POC CD4+T cell counting is developed for HIV/AIDS monitoring and finally a biopreservation method for increasing the shelf life of POC CD4+T cell counting biosensor at room temperature is engineered. POC HIV virus load diagnosis biosensor using electrical impedance analysis is able to diagnosis 106 - 108 copies/mL of HIV-1 virus load, it is practical and cost effective, and its electrical model is analyzed in detail. POC CD4+T cell count system is able to specifically capture and automatically count CD4+T cells in whole blood with the developed novel cell detection and counting algorithm. A lensless wide-field microscope system integrated with a microfluidic cell capturing chip is developed and cell images to be counted are obtained using this microscope.POC CD4+T cell count biosensor is engineered to increase its shelf life. Biopreservation of multilayer immuno-functionalized surfaces inside a microfluidic chip has been developed using trehalose as a biopreservation agent. That biopreserved biosensors are stored in room temperature and used for tests up two 6 months. Their cell capture accuracy, specificity and precision are almost over 90% and sensitivity is average. Hasta başı ve yerinde bakım günümüzde önemli bir ihtiyaçtır. Yerinde bakım testleri mevcut ihtiyaçlara göre sağlam, doğru, düşük maliyetli, kullanıcı dostu, özgül, duyarlı ve iletilebilir olabilir. Yerinde bakım testleri ile hızlı tanı konabilir ve tedavi takibi en iyileştirilebilir, bu testlerin kullanımı bulaşıcı hastalıklar için de çok önemlidir. HIV/AIDS küresel bir sorundur, dünyada 36 milyon HIV pozitif kişi vardır. Enfeksiyona sahip kişilerin büyük bir çoğunluğu yeterli sağlık bakım olanakları bulunmayan gelişmekte olan ülkelerdedirler. Bu nedenle HIV/AIDS teşhisi ve tedavisinin takibi için pratik, uygun maliyeti ve efektif yerinde bakım testlerine ihtiyaç vardır. Bu tez çalışmasında ilk olarak, yerinde HIV-1 virüs yükü teşhisi için elektriksel empedans analizi kullanan esnek polimer tabanlı bir mikroakışkan biyosensör geliştirilmiştir. İkinci olarak, yerinde HIV/AIDS takibi için lens gerektirmeyen geniş alan mikroskobik görüntüleme kullanan CD4+T hücrelerinin sayımını yapabilen mikroakışkan biyosensör geliştirilmiştir, son olarak bu sensörlerin oda sıcaklığında saklanabilmesi ve nakliye edilebilmesi ve raf ömrünün arttırılması için bir biyokoruma yöntemi geliştirilmiştir. İlk çalışmada, tasarlanan biyosensör, elektriksel empedans analizi kullanarak 106 - 108 kopya/mL HIV-1 virüs yükü teşhisi yapabilmektedir. Esnek polimer tabanlı olduğu için basit ve uygun maliyetlidir. Elektriksel modeli detaylı incelenmiştir. İkinci çalışmada, tasarlanan biyosensör, mikroakışkan çip kullanarak kandaki CD4+T hücrelerini yakalar ve lens gerektirmeyen geniş alan mikroskobik görüntüleme kullanarak otomatik sayar. Belirtilen mikroskobik görüntüleme sistemi uygulanmış ve yeni ve özgün bir hücre belirleme ve sayma algoritması tasarlanmıştır. Üçüncü çalışmada, ikinci çalışmada tasarlanan mikroakışkan biyosensörün oda sıcaklığında raf ömrü arttırılmıştır. Biyokoruma ajanı olarak trehalose kullanan mikroakışkan kanallar için çoklu tabaka organik yüzey kimyası biyokoruma yöntemi geliştirilmiştir. Bu biyokorunmuş biyosensör 6 ay boyunca test edilmiştir ve hücre yakalama performansları, doğruluk, özgüllük ve hassaslık için yaklaşık %90 oranındadır ve duyarlılık için ortalamadır.
Pulslu ve pulssuz akışın kaplamalı oksijenatörlerde biyouyumluluğa etkisinin sem (Taramalı elektron mikroskop) ile incelenmesi
(Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2013) Ürpermez, Ece; Kocakulak, Mustafa
Açık – kalp ameliyatlarının uygulanabilmesi için kalbin ve akciğerlerin fonksiyonlarını durdurmamak ve kalbin içindeki kanı boşaltmak gerekir. Bu esnada kalbin ve akciğerlerin görevlerini yapan makinelere ihtiyaç duyulur. Bu makinelere KALP – AKCİĞER MAKİNESİ denir. Kalp-akciğer makinesinde karbondioksitin uzaklaştırılıp oksijenlendirildiği kısım oksijenatördür. Oksijenatörler akciğer gibi O2 ve CO2 değişimi yapılan ortamlardır. Bu cihazın görevi hastadan alınan CO2 konsantrasyonu yüksek olan kanı temizleyip oksijen konsantrasyonu artırılmış bir biçimde hastaya sunmaktadır. Hastaların kalp ve akciğerleri geçici bir süre devre dışı bırakılmaktadır. Bu esnada hastanın yaşamsal faliyetleri kalp-akciğer pompası ile sürdürülmektedir. Oksijenatör akciğerlerin yerini alarak hastanın hayatı için gerekli olan oksijeni sağlamaktadır. Bunun yanında açık kalp ameliyatlarında hastalar pulslu ve pulssuz olmak üzere iki şekilde perfüze edilmektedir. Pulslu akışın, pulssuz akışa göre sahip olduğu yüksek enerjinin hastaya ve oksijenatör fiberine farklı etkileri olabilmektedir. Özellikle perfüzyon tipinin oksijenatör fiberi üzerine etkileri tam olarak bilinmemektedir. Sunulan bu çalışma da pulslu ve pulssuz perfüzyonun heparin kaplamalı ve kaplamasız oksijenatör fiberleri üzerine etkileri araştırılmıştır. Fiberlerin yüzeylerine SEM taramalı elektron mikroskobu ile bakılarak adsorbe olan protein kalınlığı ve kan hücreleri miktarları hesaplanarak kaplamalı ve kaplamasız oksijenatörlerle karşılaştırılmıştır. Bu bağlamda bir biyouyumluluk çalışması yapılmıştır.