Design and fabrication of a DNA electrophoresis chip based on MEMS technology
MEMS tabanlı DNA elektroforez çip tasarımı ve üretimi
- Tez No: 201757
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. CÜNEYT SERT, YRD. DOÇ. DR. HALUK KÜLAH
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoloji, Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Makine Mühendisliği, Biology, Electrical and Electronics Engineering, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Mikroçip Kılcal Kanal Elektroforezi, Mutasyon Taraması, Heteroduplex Analizi, DNA, Parylene, Microchip Capillary Electrophoresis, Mutation Detection, Heteroduplex Analysis, DNA, Parylene
- Yıl: 2007
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 161
Özet
Bu tezde DNA analizleri için geliştirilmiş iki farklı mikro elektroforez sistem modellerinin tasarımları, üretimleri ve uygulamaları sunulmuştur. İlk model, DNA fragmanlarının uzunluğa bağlı olarak ayrıştırılması için birçok alternatif ile tasarlanan geleneksel tek kanallı yapıdır. İkinci model, yeni tasarlanmış bir enjeksiyon tekniği ile heteroduplex analiz (HDA) metodu kullanılarak hızlı mutasyon taraması için özelleştirilmiş, özgün çift kanallı yapıdır. Tek kanallı yapı ile 1 mm mertebesinde yüksek çözünürlüklü ayrıştırmaların başarılmasının yanısıra; heteroduplex analizi, 590 bp uzunluğunda 3 bp mutasyon içeren PCR örneği ile çift kanallı yapı kullanılarak 50 ?m ayrıştırma uzunluğunda, 3 dakikadan daha kısa bir sürede başarıyla uygulanmıştır. 2 Parylene-C, konformal kaplanma, yüzey işlemesine ihtiyaç duymama, şeffaflık, biyolojik uygulamalara uygunluk, düşük arka plan floresanı v.b. avantajları sebebiyle mikrokanalların oluşturulmasında ana malzeme olarak kullanılmıştır. Parylene maddesinin üretimdeki avantajlarından faydalanılarak mikrokanallar sadece üç maskelik bir süreç sonunda üretilmiştir. Yeni tasarım olan çift kanallı yapılar, 200 ?m genişliğindeki ayrıştırma kanalı 20 ?m kalınlığındaki bir duvar ile ikiye bölünerek elde edilmiştir. Örnek enjeksiyonu için tek kanallı yapılarda haç, çift-T ve çift-L olmak üzere değişik enjeksiyon teknikleri, geri-çekim yardımcı metodu ile uygulanmış ve optimize edilmiştir. Çift kanallı yapılar için özgün u-dönüş enjeksiyon tekniği uygulanmıştır. Bu yeni teknikle enjeksiyon zamanı ile oynanarak örnek miktarının hassas bir şekilde kontrolü sağlanmıştır. Elek malzemesi olarak yüksek çözünürlüklü, düşük akışkanlıkta polyacrylamide jeli kullanılarak ayrıştırmalar çok kısa mesafelerde ve çok kısa sürelerde gerçekleştirilmiştir. Elektroforez uygulaması, çift kanallı yapıların herbir kanalında eşzamanlı olarak aynı şartlarda yapılabilmiştir. Bu, genetik analizlerde alınan sonuçların kesinliği ve güvenilirliği açısından çok kritik bir öneme sahip olan kontrol kanalına mikroçip formatında sahip olunmasını sağlamıştır.
Özet (Çeviri)
This thesis reports design, fabrication, and implementation of two different micro electrophoresis system architectures for DNA analyses. The first architecture is traditional single channel layout with several design alternatives for size-based separation of DNA fragments. The second one is novel double channel architecture specialized for rapid mutation detection using heteroduplex analysis (HDA) method with an application of a newly designed injection technique. Besides achieving high resolution separations within the length of 1 mm with single channel arrangement, HDA was successfully applied for 590 base pair (bp) long PCR sample with 3 bp mutations in a separation length of 50 ?m in less than 3 minutes with double channel structure. 2 Microchannels were formed using parylene-C due to its conformal deposition, no surface treatment requirement, transparency, biocompatibility, low background fluorescence, etc. Using the advantage of parylene in fabrication, the microchannels were fabricated with an only three-mask process. New double channel architecture is obtained by dividing the 200 ?m-wide separation channel into two parts by a 20 ?m-thick wall between them. For sample injection, various techniques, such as traditional cross, double-T, and double-L were investigated and optimized for single channel architecture assisting with pullback injection method. For double channel architecture, a novel, u-turn injection technique was applied. Precise control of sample amount by adjusting the injection time was accomplished by this new technique. Using high resolution cross-linked polyacrylamide gel as sieving material, separations were achieved in a very short length and time. Electrophoresis was performed in both channels of the double channel microchips simultaneously under the same conditions. This gives the chance of having a control channel in microchip format, which is very critical for the accuracy and reliability of the results in genetic analyses.
Benzer Tezler
- Optik ve elektrokimyasal DNA biyosensörlerinin genetik hastalık ve mikroorganizma tayinine yönelik tasarımı ve uygulamaları
The design and applications of optical and electrochemical biosensors for genetic diseases and microorganism detection
YASİN UĞUR KAYRAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
BiyoteknolojiEge ÜniversitesiAnalitik Kimya Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. DİLŞAT ARIKSOYSAL
- AÇIK OLMA HALLERİ: TASARIM PRATİKLERİNDE AÇIK KAYNAK KÜLTÜRÜ ÜZERİNE BİR DEĞERLENDİRME
THE STATES OF OPENNESS: AN EVALUATION OF OPEN SOURCE CULTURE IN DESIGN PRACTICES
HATİCE CANSU CÜRGEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARZU ERDEM
- Çinko nanotanecik içeren polimer nanokompozit malzeme üretimi ve karakterizasyonu
Fabrication and characterization of polymer nanocomposite materials incorporated zno nanoparticles
ALEV AKBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SADRİYE KÜÇÜKBAYRAK OSKAY
- Design and fabrication of electrostatically actuated nanotweezers by guided self-assembly
Elektrostatik hareket prensibi ile çalışan nano cımbızların tasarımı ve yönlendirilmiş kendinden birleşme metodu ile üretimi
ÖZLEM ŞARDAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. ERDEM ALACA
- Simulation of continous polystyrene particle manipulation with dielectrophoresis using comsol
Alternatif akım kutupsal devinim ile sürekli akışta polistren parçacıkların yönlendirilmesinin comsol simulasyonu
YAVUZ GENÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT TRABZON