Alternatif elektrik alan kaynağı üretimi ve SH-SY5Y hücre yanıtlarının incelenmesi
Generation of an alternative electric field source and investigation of SH-SY5Y cell responses
Yazar: EDA ŞEVVAL AKSAN
Danışman: PROF. DR. İSMAİL CENGİZ KOÇUM ; DOÇ. DR. FATİH ŞENTÜRK
Başkent Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Biyomedikal Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Antikanser = Anticancer ; Hücre canlılığı = Cell survival ; Tümör hücreleri-kültürü yapılmış = Tumor cells-cultured

Özet:
Kanser tedavisinde uygulanan geleneksel yöntemlerin sınırlı etkinliği ve ciddi yan etkileri, 
tedaviye yönelik potansiyel yaklaşımların araştırılmasını ve tedavi protokollerine dahil 
edilmesini gerekli kılmaktadır. Bu yaklaşımlardan en dikkat çekici olanı, orta frekanslı (100–
500 kHz) alternatif elektrik alanların (AEA) kanser hücrelerinde anti-mitotik etkiler 
göstererek hücre bölünmesini engellemesi ve hücre ölümüne yol açmasıdır. Bu tez 
kapsamında, AEA kaynaklı bir in vitro maruziyet sisteminin tasarımı, üretimi ve hücre-alan 
etkileşiminin nöroblastoma hücrelerinde (SH-SY5Y) hücre kültürü ön testleri ile 
incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, 100–500 kHz frekans ve 1,5–11,63 Vpk/cm genlik 
aralığında sinyaller üretebilen in vitro maruziyet sisteminin üretimi gerçekleştirilmiştir. 
Sistemin üretim aşamaları; alternatif elektrik alan kaynağının oluşturulması, homojen 
elektrik alan üretim devrelerinin tasarlanması ve elektrik alan doğrultusunun seçimi için 
gerekli devrelerin geliştirilmesini içermektedir. Daha sonra hücre kültürü ön testleri 
gerçekleştirilmiş ve SH-SY5Y hücrelerine, iki farklı yönde polarize olabilen (Kuzey-Güney, 
K-G; Doğu-Batı, D-B) alternatif elektrik alan (200 kHz, 2,13 Vpk/cm genlikte, 48 saat) 
uygulanmıştır. Hücre canlılığı test sonuçlarına göre, kontrol grubuna kıyasla, K-G grubunda 
%60,8 (p≤0,001) ve D-B grubunda %34 (p≤0,0001) oranında istatistiksel olarak anlamlı 
azalmalar tespit edilmiştir. Bu sonuçlar, optik mikroskop görüntüleri ile de doğrulanmıştır. 
Ayrıca, D-B yönünde uygulanan AEA'nın, K-G yönüne kıyasla hücre canlılığını daha fazla 
azalttığı tespit edilmiştir (p≤0,01). Bu bulgular, hücre canlılığı üzerinde uygulanan yönelime 
bağlı farklı etkilerin olduğunu göstermektedir. Sonuç olarak, tasarımı ve üretimi 
gerçekleştirilen alternatif elektrik alan sisteminin in vitro çalışmalarda etkin bir şekilde 
kullanılabileceği, hücre canlılık testleriyle doğrulanmıştır.

Abstract:
The limited efficacy and serious side effects of conventional methods of cancer treatment 
necessitate the investigation of potential therapeutic approaches and their incorporation into 
treatment protocols. One of the most remarkable of these approaches is that mid-frequency 
(100-500 kHz) alternating electric fields (AEA) exhibit anti-mitotic effects on cancer cells, 
inhibiting cell division and leading to cell death. In this thesis, we aimed to design and 
fabricate an AEA-induced in vitro exposure system and to investigate the cell-field 
interaction in neuroblastoma cells (SH-SY5Y) by preliminary cell culture tests. For this 
purpose, an in vitro exposure system capable of generating signals with a frequency of 100-
500 kHz and an amplitude range of 1.5-11.63 Vpk/cm was realized. The production stages 
of the system included the creation of an alternating electric field source, the design of 
homogeneous electric field generation circuits and the development of the necessary circuits 
for the selection of the electric field direction. Then, preliminary cell culture tests were 
performed and SH-SY5Y cells were exposed to an alternating electric field (200 kHz, 2.13 
Vpk/cm amplitude, 48 hours) polarized in two different directions (North-South, N-S; EastWest, D-W). 
According to the cell viability test results, statistically significant decreases of 
60.8% (p≤0.001) in the N-S group and 34% (p≤0.0001) in the D-B group were detected 
compared to the control group. These results were confirmed by optical microscope images.
It was also found that AEA applied in the D-B direction decreased cell viability more than 
in the N-S direction (p≤0.01). These findings indicate that there are different effects on cell 
viability depending on the applied orientation. In conclusion, cell viability tests confirmed 
that the designed and fabricated alternating electric field system can be effectively used in 
in vitro studies