Browsing by Author "Şenel, Zeynep"

Now showing 1 - 3 of 3

Koloidal Nanomalzemelerin Akıllı Kendinden Dizilimi ile Nanofotonik Mimarilerin Tasarımı ve Uygulaması
(Abdullah Gül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, 2024) Şenel, Zeynep; Erdem, Talha
DNA-driven self-assembly techniques offer precise control over the positioning of colloidal nanoparticles through specific Watson–Crick interactions, and its reversibility via controlling the temperature of medium. This thesis explores an alternative strategy to control DNA-functionalized nanoparticles' binding/unbinding process by leveraging laser radiation, inducing localized heating within the nanoparticles to facilitate disassociation. First, we demonstrate the active manipulation of the optical properties of DNA-assembled gold nanoparticle networks via external optical excitation. Specifically, irradiation with a green hand-held laser yields a substantial ∼30% increase in total transmittance, accompanied by a transition from opaque to transparent states observable in optical microscopy images. The reversibility of this process is demonstrated by the restoration of the nanoparticle network post-irradiation cessation, underscoring the efficacy of optical excitation in tailoring both the structure and optical characteristics of DNA-mediated nanoparticle assemblies. Second, we introduce a method to tailor DNA-driven self-assembly of semiconductor nanoparticles on glass by applying an external optical field. A green laser directs the assembly of DNA-functionalized red-emitting quantum dots (QDs) on DNA-functionalized glass, leaving uncoated spots owing to localized heating. This effect becomes prominent after three hours of radiation using a laser with an irradiance of 57.1 W/cm2. Experiments with different lasers and nanoparticle types confirm the role of laser-induced heating in preventing QD-glass bonding via DNA-DNA interaction. Secondary coating of previously uncoated spots with DNA-functionalized green-emitting QDs and dye-functionalized DNAs indicates a successful hierarchical self-assembly. Our findings highlight the potential of light-assisted DNA-driven self-assembly for diverse nanoparticle architectures, promising applications in optoelectronics and nanophotonics. Keywords: Programmable self-assembly, DNA-driven self-assembly, localized heating, colloidal nanoparticles, DNA conjugation.
Control of Collective Bursting in Small Hodgkinhuxley Neuron Clusters
(2018) Borisenok, Sergey; Catmabacak, Onder; Şenel, Zeynep
The speed gradient-based control algorithm for tracking the membranepotential of Hodgkin-Huxley neurons is applied to their small clusters modeling thebasic features of an epileptiform dynamics. One of the neurons plays a role of controlelement detecting the temporal hyper-synchronization among its network companionsand switching their bursting behavior to resting. The ‘toy’ model proposed in thepaper can serve as an algorithmic basement for developing special control elements atthe scale of one or few cells that may work autonomously and are able to detect andsuppress epileptic behavior in the networks of real biological neurons.
Hodgkin-Huxley Nöronlarının Küçük Populasyonunda Geri Bildirim İzleme için Kontrol Algoritmaları
(Abdullah Gül Üniversitesi, 2018) ŞENEL, ZEYNEP; Şenel, Zeynep; Borisenok, Sergey
Tezin amacı, 4 boyutlu dinamik sistemlerde gerçek biyolojik nöronların ani yükseliş ve fırlama davranışlarının izlenmesi ve modellenmesi için güçlü matematiksel kontrol algoritmaları tasarlamaktır. Bu amaçla 4 boyutlu Hodgkin-Huxley (HH) lineer olmayan diferansiyel denklemleri içeren dinamik sistem tercih edilir. Çünkü HH modeli gerçek nöronlar için gerçekçi bir matematik modeli temsil eder ve analitik olarak kabul edilmiştir. Bir kontrol sinyali olarak uygulanan dış akım, nöronal ağlardaki nöron hücrelerinin uyarılmasını başlatırken, membran eylem potansiyelleri çıkışlardır. HH nöron kümelerindeki kontrol sinyalinin yarattığı akson membran potansiyelinde ani yükseliş ve patlama rejiminin modellenmesi ve kontrol edilmesi için Fradkov'un hız gradyanı (SG) ve Kolesnikov'un hedef çekicisi (TA) geribildirimleri olmak üzere iki tane alternatif kontrol yöntemi kullanılmaktadır. Her iki algoritma da kontrollü HH dinamik nöron sisteminde yüksek verimlilik ve sağlamlık gösterir. Bu çalışma, ağın seçilmiş bir unsuru üzerindeki kontrol ile HH nöron kümelerinin çeşitli konfigürasyonlarında (doğrusal zincir ve halka tipi zincir) rastgele tek ani yükseliş (spike), bir ani yükseliş dizisi (spike train) ve fırlama (burst) formlarının oluşturulmasını sağlamaktadır. Bu çalışmada, geliştirilen algoritmalar küçük bir HH nöron kümesinde epileptik yapıdaki toplu fırlamalara baskılama yapmak için uygulanmıştır. Bu tezin amacı, gerçek nöronların kontrolüne yönelik matematiksel modelleme için yeni kontrol yöntemlerinin geliştirilmesi ve hesaplamalı nörobilimde ve HH nöron ağlarında epileptik yapı veya anormal davranış gibi nöral fonksiyon bozukluklarının tanısı veya tedavisinde etkin bir şekilde kullanılabilmesidir. Anahtar Kelimeler: Hodgkin-Huxley nöronu, hız gradyan metodu, hedef çekicisi geribeslemesi