3D paper based analytical microfluidic chip for earlier molecular diagnosis of cervical cancer at the point of care
Serviks kanserinin POC erken moleküler teşhisi için 3D kağıt bazlı analitik mikroakışkan çip
- Tez No: 459007
- Danışmanlar: PROF. DR. SALİH OKUR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Science and Technology, Bioengineering, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Mikroakışkan, Nokta analiz cihazları (POC), Kağıt tabanlı analitik çip, İnsan Papiloma Virüsü (HPV), Serviks Kanseri, Moleküler teşhis, Microfluidics, Point of Care (POC) Devices, Paper analytical chip, Human Papilloma Virus (HPV), Cervical Cancer, Molecular diagnosis
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 217
Özet
Bu çalışmada, serviks kanserinin etiyolojik ajanı insan papiloma virüsü (HPV) 18 ve 16'nın ekstraksiyonu, enzimsiz amplifikasyonu ve teşhisi için nokta analizlerinde (POC) kullanılan kağıt tabanlı analitik mikroakışkan çip geliştirilmiştir. Bu tez çalışmasının sonucu olarak serviks kanserinin moleküler düzeyde erken teşhisini sağlayacak yeni bir nokta analiz (POC) ekstraksiyon ve teşhis cihazı elde edilmiştir. Analitik tayin çipinde enzimsiz amplifikasyona olanak veren, manyetik mikroboncuk ve gümüş nano parçacıklı primerler aracılığı ile özel bir modifikasyon tekniği kulanılmıştır. Bu düşük maliyetli POC cihaz 30 dakika içerisinde HPV DNA sını çok düşük tayin değerlerini teşhis ederek, doktorun hastasını aynı ziyarette hem teşhis edip hem de tavsiye ve tedavisine başlamasını sağlamaktadır. Bu cihaz HPV nin gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerde kolayca tayininin yapılabilmesi için çok büyük bir avantaj sağlamaktadır. Burada, ayrıca kombine HPV formu için bir ekstraksiyon malzemesi ve onun kimyasal tek basamak kullanımlı tampon çözeltisi geliştirilmiştir. Bu ekstraksiyon malzemesinin mikroakışkan çipde kullanımı için tayin öncesinde akış hızları ve zamanları ayarlanmıştır. Prensip olarak bu kağıt ekstraksiyon malzemesi serviks hücrelerinin lizisi ile HPV ekstraksiyonu sonucu DNA salınımını sağlamaktadır. Elde edilen bu DNA, hedef analitin amplifikasyonu ve teşhisi için, tiyol bağlı gümüş nano parçacıklar ve streptavidin kaplı manyetik mikro boncuklarla modifiye edilmiştir. Kağıt tabanlı mikroakışkan cihazı elde etmek için uygulanan tüm aşamaların dizaynı yapılmış ve optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Son olarak wax yazıcı ve boşluk kanallar kullanılarak dizayn edilen kağıt tabanlı mikroakışkan tayin platformunun üretimi yapılmıştır. Mikroakışkan kağıt tabanlı analitik çip üretiminde kalıpla basılmış grafit elektrot, kalem ucu grafit elektrot ile grafen ve grafenoksit modifiye elektrot formları kullanılmıştır. Son olarak da kağıt cihaz 3 boyutlu formuna ulaştırılmak için katlanarak birleştirilmiştir. Geleneksel olarak, mikroakışkan cihazlar HPV DNA sının, polimer zincir reaksiyonu ile amplifikasyonu ve tayini için, enzim gerektirmektedir. Şu ana kadar literatürde, gelişmekte olan ve gelişmiş ülkeler için kritik rol oynayan serviks kanserinin erken teşhisi için, ekstraksiyon ve tayin ünitesinin tamamını içeren enzimsiz kağıt tabanlı bir POC cihaz rapor edilmemiştir.
Özet (Çeviri)
In this study, a point of care (POC) paper based analytical microfluidic chip is developed for extraction, non-enzymatic amplification, and detection of combined human papillomavirus (HPV) 18&16, the etiological agent of cervical cancer. This device includes both paper extraction support material and paper based detection tool. As a result of this thesis, we obtained a novel point of care extraction and detection tool for earlier molecular diognasis of cervical cancer. A special modification technique has been used to allow non-enzymatic amplification in our analytical detection chip by using magnetic micro beads and silver nanoparticles labeled primers. The low cost point of care device allows doctors to diagnose, advise, and treat the patients all within the same visit, and the entire process can be completed in less than 30 minutes for low limit of detection (LOD) value of HPV. It is a beneficial tool for detection of HPV positive patients in both low resource settings and developed countries. Herein, also an extraction tool and its chemical single step buffer have been developed for combined HPV form. Their flow rates and times were adjusted in order to use in microfluidic chip prior to detection. Principally, cervical cells lysed to extract HPV for releasing DNA via paper support material. Then, DNA has been modified with thiol labeled silver nanoparticles and streptavidin coated magnetic microbeads for amplification, and detection of the target analyte. All of the steps are optimized, and designed in order to achieve paper microfluidic device. Finally, a paper based microfluidic detection platform was fabricated using wax printer and hallow channels in its design. Microfluidic paper analytic chip had also fabricated as included stencil printed, pencil lead, graphene, and graphene oxide modified electrodes forms. Then, the paper device assembled its 3D form as folding it. Traditionally, microfluidic devices require enzymes for amplification and detection of HPV DNA in polymerase chain reaction (PCR). There is not wholly integrated non-enzymatic paper based point of care detection tool reported in the literature for earlier detection of cervical cancer which is very critical for the developed countries.
Benzer Tezler
- 23 ekim 2011 Van depreminde hasar görmüş betonarme bir binanın analitik incelemesi
Analytical investigation of an rc building which damaged on 23 october 2011 Van earthquake
GAYE ÖZKAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BEYZA TAŞKIN
- Origami tabanlı eklem tasarımı ve tasarımın nümerik ve deneysel analizi
Numerical and experimental analysis of A novel origami robotics based hinge design
BÜŞRA DALKILINÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZEKİ YAĞIZ BAYRAKTAROĞLU
- Diferensiyel evrim algoritması ile mikrodalga anten tasarımı
Antenna design with differential evolution algorithm
MAHDI RANJBAR MOULE
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ GÜNEŞ
YRD. DOÇ. DR. MEHMET ALİ BELEN
- Application of a novel energy dissipation beam-column connector in precast structures
Prekast yapılara özgün bı̇r enerjı̇ sönümleyici kı̇rı̇ş-kolon bağlantısının uygulanması
ALİ BERK BOZAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Deprem Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiDeprem Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. REŞAT ATALAY OYGUÇ
- Yüzey empedansı aracılığıyla üç boyutlu gömülü cisimlerin tespiti
Detection of three dimensional objects buried in a half space by the use of surface impedance
EGEMEN BİLGİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FUNDA EKLEMAN YAPAR