Araştırma Makalesi

Mikroakışkan Temelli Floresans Mikroskop Sistemi ile Otofloresan Flavin Koenzimlerinin Fotofiziksel Geçişleri Üzerine Nümerik Modelleme Çalışmaları

Cilt: 37 Sayı: 1 25 Mart 2025
PDF İndir
TR EN

Mikroakışkan Temelli Floresans Mikroskop Sistemi ile Otofloresan Flavin Koenzimlerinin Fotofiziksel Geçişleri Üzerine Nümerik Modelleme Çalışmaları

Öz

Bu araştırmada ışığa ve çözücü ortamına oldukça hassas, çok küçük uyarım kesit alanına sahip ve zayıf floresan ışıma yapabilen flavin mononükleotit (FMN) ve flavin adenin dinükleotit (FAD) koenzimlerinin fotofiziksel geçişlerini çözümleme kapasitesine sahip mikroakışkan temelli bir floresans mikroskop sistemi için nümerik modelleme çalışmaları sunulmuştur. FMN ve FAD’nin moleküler yapısı, fotofiziksel özellikleri ve girdikleri kimyasal reaksiyonlar dikkate alınarak her iki molekül için farklı fotofiziksel modeller kullanılmıştır. Bu modellerde yer alan elektronik durumlar 1. mertebeden lineer diferansiyel denklem sistemi olarak ele alınmış olup her bir elektronik durum popülasyonu zamana bağlı olarak çözülmüş, mikroakışkan çip ile lazer uyarım alanının geometrik boyutları ve mikroskop parametreleri kullanılarak görüntü ve sinyal verisi olarak elde edilmiştir. İki farklı akış hızında lazer uyarım şiddeti, çözücüye eklenen etanol, askorbat ve triptofan gibi redoks ajanlarının normalize floresan sinyaline ve elektronik durum popülasyonlarına olan etkisi simüle edilmiştir. Sinyal ve elektronik durum analizlerine ek olarak sinyallerin oluşturulmasında kullanılan sCMOS görüntü verileri farklı deneysel koşullar için simüle edilmiş ve lazer uyarım alanıyla kıyaslanmıştır. Araştırmada önerilen yöntem farklı akış hızlarında farklı karanlık durum popülasyonlarının birbirinden ayırt edilebilirliğini ve farklı deneysel koşullarda değişen karanlık durumların normalize floresan sinyaline ve kamera görüntülerine olan etkisini çözümleme kapasitesine sahip olduğunu göstermiştir. Mevcut yöntemlerle kıyaslandığında, elde edilen sayısal bulgular, çalışmada sunulan yöntemin flavin foto-bozunumunu büyük ölçüde önleyebilme potansiyelini ispatlamıştır ve farklı moleküllerin fotofiziksel özelliklerinin hangi koşullarda gözlemlenebileceği ile ilgili optimizasyon çalışmalarının yapılmasına olanak sağlamaktadır.

Anahtar Kelimeler

Destekleyen Kurum

TÜBİTAK

Proje Numarası

124F110

Teşekkür

Bu makale Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TUBİTAK) tarafından fon desteğine hak kazanan 124F110 numaralı 3501 projesinin bilimsel bir ürünüdür. Yazarlar ve proje ekibi olarak bu araştırmaya katkılarından dolayı TÜBİTAK’a teşekkür ederiz.

Kaynakça

  1. T. Ozawa, H. Yoshimura, and S. B. Kim, (2013). "Advances in fluorescence and bioluminescence imaging," Analytical chemistry, 85(2), 590-609.
  2. C. Li, G. Chen, Y. Zhang, F. Wu, and Q. Wang, (2020). "Advanced fluorescence imaging technology in the near-infrared-II window for biomedical applications," Journal of the American Chemical Society, 142(35), 14789-14804.
  3. S. Saurabh, S. Maji, and M. P. Bruchez, (2012). "Evaluation of sCMOS cameras for detection and localization of single Cy5 molecules," Optics express, 20(7), 7338-7349.
  4. M. A. Albota, C. Xu, and W. W. Webb, (1998). "Two-photon fluorescence excitation cross sections of biomolecular probes from 690 to 960 nm," Applied optics, 37(31), 7352-7356.
  5. P. A. van den Berg, J. Widengren, M. A. Hink, R. Rigler, and A. J. Visser, (2001). "Fluorescence correlation spectroscopy of flavins and flavoenzymes: photochemical and photophysical aspects," Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 57(11), 2135-2144.
  6. J. Tornmalm, E. Sandberg, M. Rabasovic, and J. Widengren, (2019). "Local redox conditions in cells imaged via non-fluorescent transient states of NAD (P) H," Scientific Reports, 9(1), 15070.
  7. B. Demirbay et al., (2017). "Rheological properties of dextrin-riboflavin solutions under thermal and UV radiation effects," Journal of Molecular Liquids, 240, 597-603.
  8. B. Demirbay, C. Akaoğlu, İ. Ulusaraç, and F. G. Acar, (2017). "Thermal and UV radiation effects on dynamic viscosity of gelatin-based riboflavin solutions," Journal of Molecular Liquids, 225, 147-150.

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

Klasik ve Fiziksel Optik, Fotokimya, Moleküler Görüntüleme, Biyomedikal Bilimler ve Teknolojiler, Biyomedikal Mühendisliğinde Biyomateryaller

Bölüm

Araştırma Makalesi

Erken Görünüm Tarihi

19 Mart 2025

Yayımlanma Tarihi

25 Mart 2025

Gönderilme Tarihi

30 Eylül 2024

Kabul Tarihi

7 Mart 2025

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2025 Cilt: 37 Sayı: 1

Kaynak Göster

APA
Dirican, S. C., Tezcan, B., Dölek, S. Y., & Demirbay, B. (2025). Mikroakışkan Temelli Floresans Mikroskop Sistemi ile Otofloresan Flavin Koenzimlerinin Fotofiziksel Geçişleri Üzerine Nümerik Modelleme Çalışmaları. International Journal of Advances in Engineering and Pure Sciences, 37(1), 73-91. https://doi.org/10.7240/jeps.1558538
AMA
1.Dirican SC, Tezcan B, Dölek SY, Demirbay B. Mikroakışkan Temelli Floresans Mikroskop Sistemi ile Otofloresan Flavin Koenzimlerinin Fotofiziksel Geçişleri Üzerine Nümerik Modelleme Çalışmaları. JEPS. 2025;37(1):73-91. doi:10.7240/jeps.1558538
Chicago
Dirican, Selim Can, Bahar Tezcan, Süleyman Yiğit Dölek, ve Barış Demirbay. 2025. “Mikroakışkan Temelli Floresans Mikroskop Sistemi ile Otofloresan Flavin Koenzimlerinin Fotofiziksel Geçişleri Üzerine Nümerik Modelleme Çalışmaları”. International Journal of Advances in Engineering and Pure Sciences 37 (1): 73-91. https://doi.org/10.7240/jeps.1558538.
EndNote
Dirican SC, Tezcan B, Dölek SY, Demirbay B (01 Mart 2025) Mikroakışkan Temelli Floresans Mikroskop Sistemi ile Otofloresan Flavin Koenzimlerinin Fotofiziksel Geçişleri Üzerine Nümerik Modelleme Çalışmaları. International Journal of Advances in Engineering and Pure Sciences 37 1 73–91.
IEEE
[1]S. C. Dirican, B. Tezcan, S. Y. Dölek, ve B. Demirbay, “Mikroakışkan Temelli Floresans Mikroskop Sistemi ile Otofloresan Flavin Koenzimlerinin Fotofiziksel Geçişleri Üzerine Nümerik Modelleme Çalışmaları”, JEPS, c. 37, sy 1, ss. 73–91, Mar. 2025, doi: 10.7240/jeps.1558538.
ISNAD
Dirican, Selim Can - Tezcan, Bahar - Dölek, Süleyman Yiğit - Demirbay, Barış. “Mikroakışkan Temelli Floresans Mikroskop Sistemi ile Otofloresan Flavin Koenzimlerinin Fotofiziksel Geçişleri Üzerine Nümerik Modelleme Çalışmaları”. International Journal of Advances in Engineering and Pure Sciences 37/1 (01 Mart 2025): 73-91. https://doi.org/10.7240/jeps.1558538.
JAMA
1.Dirican SC, Tezcan B, Dölek SY, Demirbay B. Mikroakışkan Temelli Floresans Mikroskop Sistemi ile Otofloresan Flavin Koenzimlerinin Fotofiziksel Geçişleri Üzerine Nümerik Modelleme Çalışmaları. JEPS. 2025;37:73–91.
MLA
Dirican, Selim Can, vd. “Mikroakışkan Temelli Floresans Mikroskop Sistemi ile Otofloresan Flavin Koenzimlerinin Fotofiziksel Geçişleri Üzerine Nümerik Modelleme Çalışmaları”. International Journal of Advances in Engineering and Pure Sciences, c. 37, sy 1, Mart 2025, ss. 73-91, doi:10.7240/jeps.1558538.
Vancouver
1.Selim Can Dirican, Bahar Tezcan, Süleyman Yiğit Dölek, Barış Demirbay. Mikroakışkan Temelli Floresans Mikroskop Sistemi ile Otofloresan Flavin Koenzimlerinin Fotofiziksel Geçişleri Üzerine Nümerik Modelleme Çalışmaları. JEPS. 01 Mart 2025;37(1):73-91. doi:10.7240/jeps.1558538