Geri Dön

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

  1. Tez No: 397237
  2. Yazar: ONUR AYDIN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. BURHANETTİN ERDEM ALACA
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2015
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Koç Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 98

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

  1. 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

    Türkçe

    2022

    Şehircilik ve Bölge Planlamaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kentsel Tasarım Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ İSMAİL EREN KÜRKÇÜOĞLU

  2. 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

    Türkçe

    2015

    Enerjiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Meteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SEVİNÇ SIRDAŞ

  3. Mezo ölçek model rüzgar şiddeti öngörü sonuçlarının yapay sinir ağları ve k en yakın komşu algoritması ile iyileştirilmesi

    Artificial neural networks and k nearest neighborhood algorithm approach to improving wind speed prediction of the mesoscale forecast model results

    DUYGU AKYIL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Meteorolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Meteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞÜKRAN SİBEL MENTEŞ

  4. Trakya bölgesi bağ alanlarının uzaktan algılama ve coğrafi bilgi sistemleri teknikleri ile incelenmesi

    Investigation of the Trakya (Thrace) region vineyard areas by using remote sensing and geographic information systems

    EMRE ÖZELKAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik Üniversitesi

    İletişim Sistemleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CANKUT ÖRMECİ

    DOÇ. DR. ELİF SERTEL

  5. 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

    Türkçe

    2022

    Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞAFAK ALTUNKAYNAK

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ALP ÜNAL