Yeni nesil bir nanokanal tasarımı ile yüksek verimli ve hedefe yönelik mikroakışkan hücre füzyonu platformlarının fabrikasyonu

Yıl 2020, Cilt: 1 Sayı: 1, 1 - 9, 17.08.2020

Ali Akpek

Öz

Hücre füzyonu organ biyofabrikasyonu çalışmaları için hayati ehemmiyete sahiptir.
Hücre füzyonu sayesinde zarar görmüş olan hücreler başka hücrelerle birleştirilerek
işe yarar hücrelere dönüştürülebilir ve bozulmuş olan organ fonksiyonları
düzeltilebilir. Hücre füzyonu araştırmaları noktasında son derece net bir ihtiyaç
bulunsa da, hücre füzyonu teknolojileri hala fazlaca gelişmiş değildir. Bu çalışma yeni
nesil bir nanokanal tasarımı sayesinde geliştirilmiş olan bir mikroakışkan hücre
füzyonu platformu tasarımı üzerinde durmaktadır. Bu tasarım sayesinde hem
hücrelerin daha kolay bir biçimde yönlendirilmesi hem de hücre canlılığına zarar
vermeden daha rahat bir biçimde füzyona uğraması planlanmaktadır. Bu amaca
ulaşmak için bir nanokanal ve bu nanokanalı ortadan dikey olarak ikiye ayıran birkaç
nanometre kalınlığında bir bariyer üretilmiştir. Buna ilaveten bu bariyerin içerisinde
belirli aralıklarla nanometre ölçeğinde boşluk yapıları oluşturulmuştur. Oluşturulmuş
olan bu iki kanala L929 fare fibroblast hücreleri yerleştirilmiş ve bariyere AC voltaj
uygulanmıştır. Bu bariyere voltaj uygulandıkça, oluşan elektriksel alan bariyer
üzerindeki boşluklarda yoğunlaşmıştır. Hücreler nanokanallar içerisinde hidrostatik
kuvvet ile yönlendirilmiştir. Elektriksel voltaj sayesinde oluşan dielektroforez ise
hücreleri boşluklara yönlendirmiştir. Sonuç olarak hücre füzyonu işlemi
gerçekleştirilmiş ve L929 fare fibroblastı hücrelerinden oluşan füzyon hücreler
üretilmiştir.

Anahtar Kelimeler

Nanokanal Fabrikasyonu, Hücre Füzyonu, Mikroakışkan Platform

Kaynakça

• [1] Ahkong QF., Fisher D., Tampion W., Lucy JA. (1975). Mechanisms of cell fusion. Nature, 253 (5488), 194.
• [2] Zimmermann U., Vienken J. (1982). Electric field-induced cell-to-cell fusion. Journal of Membrane Biology, 67 (1), 165-182.
• [3] Vassilopoulos G., Wang PR., Russell DW. (2003). Transplanted bone marrow regenerates liver by cell fusion. Nature, 422 (6934), 901.
• [4] Terada N., Hamazaki T., Oka M., Hoki M., Mastalerz DM., Nakano Y., Scott EW. (2002). Bone marrow cells adopt the phenotype of other cells by spontaneous cell fusion. Nature, 416 (6880), 542.
• [5] Wang X., Willenbring H., Akkari Y., Torimaru Y., Foster M., Al-Dhalimy M., Grompe M. (2003). Cell fusion is the principal source of bone-marrow-derived hepatocytes. Nature, 422 (6934), 897.
• [6] Carroll WL., Mendel E., Levy S. (1988). Hybridoma fusion cell lines contain an aberrant kappa transcript. Molecular immunology, 25 (10), 991-995.
• [7] Cowan CA., Atienza J., Melton DA., Eggan K. (2005). Nuclear reprogramming of somatic cells after fusion with human embryonic stem cells. Science, 309 (5739), 1369-1373.
• [8] Tachibana M., Amato P., Sparman M., Gutierrez NM., Tippner-Hedges R., Ma H., Masterson K. (2013). Human embryonic stem cells derived by somatic cell nuclear transfer. Cell, 153 (6), 1228-1238.
• [9] Köhler G., Milstein C. (1976). Derivation of specific antibody‐producing tissue culture and tumor lines by cell fusion. European journal of immunology, 6 (7), 511-519.
• [10] Chang DC. (1989). Cell poration and cell fusion using an oscillating electric field. Biophysical journal, 56 (4), 641-652.
• [11] Zimmermann U. (1986). Electrical breakdown, electropermeabilization and electrofusion. In Reviews of Physiology, Biochemistry and Pharmacology, 105, 175-256.
• [12] Skelley A., M., Kirak O., Suh H., Jaenisch R., Voldman J. (2009). Microfluidic control of cell pairing and fusion. Nature methods, 6(2), 147.
• [13] Wang J., Lu C. (2006). Microfluidic cell fusion under continuous direct current voltage. Applied Physics Letters, 89(23), 234102.
• [14] Hu N., Yang J., Yin ZQ., Ai Y., Qian S., Svir IB., Zheng XL. (2011). A high‐throughput dielectrophoresis‐based cell electrofusion microfluidic device. Electrophoresis, 32(18), 2488-2495.
• [15] Hu N., Yang J., Qian S., Joo SW., Zheng X. (2011). A cell electrofusion microfluidic device integrated with 3D thin-film microelectrode arrays. Biomicrofluidics, 5(3), 034121.
• [16] Kirschbaum M., Guernth-Marschner CR., Cherré S., de Pablo Peña A., Jaeger MS., Kroczek RA. Duschl C. (2012). Highly controlled electrofusion of individually selected cells in dielectrophoretic field cages. Lab on a Chip, 12(3), 443-450.
• [17] Akpek A. (2019). Development of a heart assist device as a vibrational viscometer that estimates blood viscosity. Journal of the Faculty of Engineering & Architecture of Gazi University, 34 (1), 235-246.
• [18] Akpek A. (2018). Analysis of biocompatibility characteristics of stereolithography applied three dimensional (3D) bioprinted artifical heart valves, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University 33(3), 929-938.
• [19] Çi̇ftçi̇oğlu, Ç., Koçak, O., Akpek, A. (2015). Remote control of centrifuge and injection systems via MATLAB and ARDUINO. Medical Technologies National Conference (TIPTEKNO) (1-4). IEEE.
• [20] Akpek, A. (2016). Effect of non-uniform temperature field in viscosity measurement. Journal of Visualization, 19(2), 291-299.
• [21] Bulut, S., Özçinar, A., Çi̇ftçi̇oğlu, Ç., Akpek, A. (2015). A new algorithm for segmentation and fracture detection in X-ray images. Medical Technologies National Conference (TIPTEKNO) (1-4). IEEE.
• [22] Akpek, A., Youn, C., Kagawa, T. (2013). Temperature measurement control problem of vibrational viscometers considering heat generation and heat transfer effect of oscillators. 9th Asian Control Conference (ASCC) (1-6). IEEE.
• [23] Koçak, O., Kurtuldu, H., Akpek, A., Koçoğlu, A., Eroğul, O. (2016). A medical waste management model for public private partnership hospitals. Medical Technologies National Congress (TIPTEKNO) (1-4). IEEE.
• [24] Altinsu, B., Koçak, O., & Akpek, A. (2016). Design and analysis of an autoclave simulation using MATLAB/Simulink. Medical Technologies National Congress (TIPTEKNO) (1-4). IEEE.
• [25] Akpek, A. (2017). Effect of Ambient Temperature Variations on Particle Dimesions in Ultrasonic Nebulizers during Cold Vaporization. Advances in Science, Technology and Engineering Systems Journal, 2(3), 946-950.
• [26] Ugar, T., Kogak, O., Akpek, A. (2016). New concept design of an insulin pen for visually impaired or blind diabetius mellitus patients. Medical Technologies National Congress (TIPTEKNO) (1-4). IEEE.