Automated detection of biomarkers on lab-on-a-chip platform
Yonga üstü laboratuvar platformunda biyobelirteçlerin otomatik algılanması
- Tez No: 631195
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HÜSEYİN CUMHUR TEKİN, DOÇ. DR. SİNAN GÜVEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji ve Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 132
Özet
Biyobelirteçlerin düşük konsantrasyonlarda tespiti, erken hastalık teşhisine imkân veren değerli bilgiler sağlayabilir. Biyobelirteç tespitleri için genellikle elektrokimyasal, optik, elektriksel ve renk ölçümsel tespit yöntemleri kullanılsa da bu yöntemler genellikle yüksek örnek hacmi, deneyimli personel ve uzun analiz süresi gerektirir. Bu tez, otomatik ve eş zamanlı biyobelirteç analizini mümkün kılan yeni yonga üstü laboratuvar (lab-on-a-chip, LOC) konseptlerini sunmaktadır. İlk olarak, kronik böbrek hastalığı takibine yönelik olarak, 18 µL serumda 2 mg dL-1 ve 180 µL fosfat tamponlu tuz çözeltisinde 1 mg dL-1 gibi düşük konsantrasyon seviyelerinde enzime bağlı bağışıklık deneyi (ELISA) tabanlı kreatinin analizi yapabilen bir otomatik elektromekanik LOC platformu geliştirilmiştir. Bu platform ~50 dakikada test başına 2,7$ maliyetle kreatinin algılama imkânı sunabilmektedir. İkinci olarak,“çip üstü kreatinin”platformu tasarlanmış ve sadece 15 dakikada 20 µL serumda 0,1-2 mg dL-1 aralığında kreatinin başarıyla tespit edilmiştir. Bu platform %0,3 sapma ve %1,2 toplam hata ile optimum doğruluğa sahiptir. Son olarak, mikropartiküllerin ve hücrelerin yoğunluğunu ve manyetik duyarlılığını aynı anda ölçebilen yeni bir manyetik levitasyon temelli yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntemle, Paclitaxel ilacının kanser hücreleri üzerindeki etkisi, hücre yoğunluğu ve duyarlılıktaki değişimler ölçülerek başarıyla değerlendirilmiştir. Ayrıca sağlıklı ve orak hücreli kırmızı kan hücrelerinin farklı yoğunluk ve manyetik özellikler sergilediği gösterilmiş olup, bu yöntemin orak hücre anemisi teşhisinde potansiyel bir araç olabileceği ortaya konmuştur. Bu tezde sunulan LOC yaklaşımları, çok düşük örnek hacimleriyle, hassas, kullanımı kolay ve maliyet etkin tanı testlerinin geliştirilmesine olanak tanıyarak, tanı uygulamalarında yenilikçi çözümler önermektedir.
Özet (Çeviri)
The detection of biomarkers at low concentrations can provide valuable insights for early disease diagnosis. While electrochemical, optical, electric, and colorimetric detection methods are commonly used for the biomarker detections, these methods require large sample volumes, skilled personnel, and long analysis times. This thesis presents new lab-on-a-chip (LOC) concepts that enable automated and simultaneous biomarker analysis. Firstly, an automated electromechanical LOC platform was developed for enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)-based creatinine analysis at low concentration levels of 2 mg dL-1 in 18 µL serum and 1 mg dL-1 in 180 µL phosphate-buffered saline, intended for chronic kidney disease monitoring. The platform can offer creatinine detection in ~50 min at a cost of $2.7 per test. Secondly,“creatinine-on-a-chip”platform was designed, capable of detecting creatinine levels in the range of 0.1-2 mg dL-1 from 20 µL of serum in only 15 min. This platform has optimal accuracy with a 0.3% bias and 1.2% total error. Finally, a new magnetic levitation-based approach was developed to simultaneously quantify the density and magnetic susceptibility of microparticles and cells. Using this method, the drug response of Paclitaxel on cancer cells was successfully evaluated by measuring changes in cell density and magnetic susceptibility. Furthermore, it was shown that healthy and sickled red blood cells exhibit distinguishable densities and magnetic properties, suggesting the potential of this technique for diagnosis sickle cell disease. The LOC approaches presented in this thesis offer promising solutions for diagnostic applications by enabling sensitive, easy-to-use, and cost-effective testing using minimal sample volumes.
Benzer Tezler
- Development and validation of methods for the diagnosis of lung cancer via serological biomarkers
Akciğer kanserinin serolojik biyobelirteçler ile teşhisine yönelik yöntem geliştirilmesi ve doğrulanması
ABBAS GÜVEN AKÇAY
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Biyolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ OSMAY GÜRE
- Computer-aided diagnosis of Alzheimer's disease and mild cognitive impairment with MARS/CMARS classification using structural MR images
Alzheimer hastalığı ve hafif bilişsel bozukluğun MARS/CMARS sınıflandırma ile yapısal MR görüntüleri üzerinden bilgisayar destekli tanılanması
ALPER ÇEVİK
Doktora
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEHÇET MURAT EYÜBOĞLU
PROF. DR. GERHARD WİEHELM WEBER
- Detection of dementia diseases with deep learning methods
Derin öğrenme yöntemleri ile demans hastalıklarının tespiti
SÜMEYYE KIZILIŞIK
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Bilim ve Teknolojiİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ONAN GÜREN
- Akut koroner sendromun erken tanısında glikojen fosforilaz bb izoenziminin rolü ile trombolitik tedavinin oksidan ve antioksidan parametrelerde yol açtığı değişimin incelenmesi
Investigation of the role of glycogen phosphorylase isoenzyme bb in early diagnosis of acute coronary syndrome and the effect of thrombolytic treatment on oxidant and antioxidant parameters
AYSUN ALTIN
- Yeni tanı özofagus kanseri hastalarında total sülfhidril (TSH) dinamik tiyol (-SH) ,disülfit (-S-S) ,total tiyol (TT) ve iskemi modifiye albümin (İMA) düzeylerinin önemi
Total sulfhydryl in newly diagnosed esophageal cancer patients (TSH), dynamic thiol (-SH), disulfide (-S-S), total thiol (TT) and importance of ischemia-modified albumin (İMA) levels
TAHSİN AKBAŞ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2023
İç HastalıklarıVan Yüzüncü Yıl Üniversitesiİç Hastalıkları Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET NACİ ALDEMİR