В предложении "Когда Менделеева принесли карикатуру одной из его статей, подписанную его полным титулом" приложение и обособленное определение выраженное причастным оборотом можно выделить следующим образом:
Приложение: "одной из его статей" — это дополнительная информация о карикатуре, уточняющая, к какой именно статье она относится.
Обособленное определение, выраженное причастным оборотом: "подписанную его полным титулом" — это причастный оборот, который уточняет, какую именно карикатуру принесли Менделееву.
Таким образом, ваше предложение содержит и приложение, и обособленное определение.