Development of mesoscale and microscale methods for the mechanical characterization of cells and cell-substrate ınteractions
Hücrelerin mekanik özelliklerinin ve hücre-alttaş etkileşimlerinin ölçümü i̇çin orta ve mikro ölçekte i̇ki yöntem geliştirlmesi
- Tez No: 397237
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BURHANETTİN ERDEM ALACA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Biyomekanik, Mikroelektromekanik sistemler, Biomechanics, Microelectromechanical systems
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Canlı hücreler üzerindeki mekanik etkilerin kas ve sinir dokusu hastalıkları ve kanser metastazı gibi birçok hastalıkta rol oynadığı bilinmektedir. Hücrelerin mekanik özelliklerinin ve hücre-alttaş etkileşim kuvvetlerinin ölçümü, bu hastalıkların teşhis ve tedavisi için ciddi önem taşımaktadır. Ayrıca, hücre mekaniğinin daha iyi anlaşılması, hücrelerin mikro ölçekte makine elemanı olarak kullanılmasını mümkün kılabilir. Bu çalışmada, hücrelerin mekanik özelliklerinin ve hücre-alttaş etkileşim kuvvetlerinin ölçümü için orta ve küçük ölçekte olmak üzere iki yöntem geliştirilmiştir. Orta ölçekte geliştirilen yöntem, tek eksenli çekme ile optik mikroskobun tümleştirilmesi yoluyla çalışmaktadır. Geliştirilen tek eksenli çekme cihazı, üzerinde hücreler bulunan elastik numuneye gerinim uygulamak için, mikroskop da hücreleri ve numuneyi görüntülemek için kullanılmaktadır. İçerisinde gömülü floresan kürecikler olan numuneler hazırlanarak yerel gerinim ölçümü gerçekleştirilmiştir. Bu ölçüm, hücrelerin tepkileri ve davranışları ile üzerinde bulundukları numunenin mekanik deformasyonu arasında kesin bağıntılar kurulmasını sağlayabilir. Mikro ölçekte yapılan çalışma, tek bir hücre ile tutunduğu yüzey arasındaki etkileşim kuvvetlerinin ölçümü için tasarlanan MEMS algılayıcı üzerinedir. Tasarlanan kuvvet algılayıcı, piezorezistif nanotel bileşkeler kullanarak uygulanan kuvvetin elektronik sinyale dönüştürülmesi yoluyla çalışmaktadır. Çalışma kapsamında, MEMS kuvvet algılayıcının elektromekanik tasarımı ve imalat süreç akışı geliştirilmiştir. Tasarım aşamasında piezorezistif bileşkelerin hassaslığı ve mekanik yapının uygulanan kuvveti nanotellere aktarmadaki verimliliği göz önünde bulundurulmuştur. MEMS algılayıcının ilk prototip tasarımı, imalat süreç akışı ve imalattan alınan ön çıktılar sunulmakta ve çalışmanın devamı ile ilgili olarak, uygun karakterizasyon yöntemi ve algılayıcı dizisi için imalat süreci önerilmektedir.
Özet (Çeviri)
Mechanical factors that affect cells play key roles in many human diseases such as myopathies, neurodegenerative diseases, and cancer metastasis. Mechanical characterization of cells and cell-substrate interactions is therefore significant to the diagnosis and treatment of such diseases. Moreover, understanding cell mechanics can facilitate the integration of cells into machine design at the microscale. In this study, a mesoscale and a microscale method are developed for the mechanical characterization of cells and cell-substrate interactions. The mesoscale approach is to integrate uniaxial stretching with optical microscopy. A custom built stretcher device is developed for deforming an elastic substrate and adherent cells. Microscopy is used to image both the substrate and the cells. Substrates with embedded fluorescent microspheres are prepared to demonstrate the measurement of local in-plane strain fields. This method enables establishing accurate correlations between substrate deformation and cell response. The microscale approach is based on the idea of building a smart surface comprising an array of MEMS sensors to measure traction forces between adherent cells and the surface itself. Electromechanical design of a single MEMS traction sensor utilizing piezoresistive silicon nanowires is reported. The design process is geared towards optimizing both the piezoresistive response, and the mechanical sensitivity. The design of a suitable fabrication flow is also reported and the initial fabrication results are presented. In concluding, a method for the characterization of MEMS sensor, and design methodology and fabrication approach for a sensor array are proposed for future research.
Benzer Tezler
- Toz yatağında katmanlı imalat prosesinin sonlu elemanlarla modellenmesi
Process modeling of powder bed fusion additive manufacturing with finite element method
FATİH YARDIMCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAHİT MECİTOĞLU
- Yaya caddelerinde mikro hareketin nicel analizi: İstiklal caddesi örneği
Quantitative analysis of micro movement on pedestrian streets: The case of İstiklal street
ALİ YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik ÜniversitesiKentsel Tasarım Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL EREN KÜRKÇÜOĞLU
- Mezo-mı̇kro ölçek model kuplesı̇ wrf-les ı̇le yüksek çözünürlüklü rüzgar alanının belı̇rlenmesı̇
High-resolution wind field determination with wrf-les through meso-micro scale model coupling
ERKAN YILMAZ
Doktora
Türkçe
2025
Meteorolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMeteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞÜKRAN SİBEL MENTEŞ
PROF. DR. GÖKHAN KİRKİL
- Kısa süreli rüzgar tahmini için WRF model performansının analizi ve rüzgar gücü uygulamaları
Analysis of wrf model performance for short-term wind prediction and wind power applications
NİLCAN AKATAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Meteorolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMeteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEVİNÇ SIRDAŞ
- Kuzey Kapıdağ Plütonu'nun (KB Anadolu) jeolojisi ve üç boyutlu gerilme analizi yöntemi ile yapısal özelliklerinin belirlenmesi
Geology of the Northern Kapıdağ Pluton and determination of its structural features using three-dimensional strain analysis method
TUNAHAN ARIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞAFAK ALTUNKAYNAK
DR. ÖĞR. ÜYESİ ALP ÜNAL