Development of microfluidic platforms for therapeutic purposes
Mikroakışkan platformların terapötik amaçlı geliştirilmesi
- Tez No: 693968
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞEFİKA KUTLU ÜLGEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Kimya Mühendisliği, Bioengineering, Biotechnology, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 252
Özet
Bu tez, hücre biyolojisinde kullanılan mikroakışkan sistemlerin geliştirilmesinin ve uygulamalarının güncel durumuyla, laboratuvarımızda üretilen termoplastik tabanlı mikroakışkan cihazlarla yapılan deneylerin analizlerini açıklamaktadır. COP tabanlı mikrobiyoreaktörler, sıcak kabartma ve termo sıkıştırmalı bağlama yöntemleriyle üretildi. Mikroakışkan biyoreaktör deneylerinde maya hücreleri RFP:Nop56 proteininin hücre döngüsündeki değişikliklerini ve protein sentezini izlemek için kullanılırken, memeli hücreleri (THP-1) apoptozda rolü olan GFP:ASC geninin takibi için kullanıldı. Maya hücrelerine HU, metformin, temsirolimus ve HMF kimyasalları uygulanarak hücrenin bu ilaçlara yanıtları araştırıldı. Hesaplamalı sistemler biyolojisi yaklaşımıyla, mayaya özgü genom ölçeğinde bir metabolik model yeniden yapılandırıldı ve HMF'nin büyüme ve etanol üretimi üzerindeki engelleyici etkisi, maya metabolik ağı içindeki iç akış dağılımı akı denge analizi ile hesaplanarak detaylandırıldı. Kansere karşı uygun tedavi stratejileri geliştirmek ve elektrik alan etkisini (TTFFields) incelemek için, COP tabanlı mikrobiyoreaktöre iç içe Cr/Au elektrotlar entegre edildi. Yüksek elektrik alan deneyinde, maya hücreleri elektroporasyondan geçerken, düşük elektrik alan deneyinde hücrelerin mitoz süresi uzadı. Ayrıca, insan monositik lösemi hücre hattı THP-1 hücreleri, damlacık tabanlı iki fazlı mikroakışkan aygıtlarda üç farklı inhibitör ilaç ile test edildi. İlaçların etkisi altındaki hücrelerde apoptozdan sorumlu ASC geninin floresan yoğunluğunda bir artış gözlendi. Bu tezin ortaya koyduğu en önemli sonuç, mikroakışkan platformların tümörler üzerindeki ilaç etkilerini incelemek ve hücreden hücreye heterojenliği gözlemlemek için başarıyla kullanılabileceği, dolayısıyla da kansere yönelik geliştirilecek tedavi stratejilerine ışık tutabileceğidir. Bu mikroakışkan biyoreaktörler halen araştırma ve geliştirmeye açıktır ve incelenen durumlarda sisteme özgü çözümler bulunması gerekmektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis describes the present state of the development and applications of microfluidic systems used in cell biology and analyses of experiments conducted with in-house fabricated thermoplastic based microfluidic devices. COP based microbioreactors are produced by hot embossing and thermocompression bonding methods. Yeast and mammalian (THP-1) cells are employed in microfluidic experiments where RFP:Nop56 protein is used to track changes in cell cycle as well as protein synthesis within the yeast cells and GFP:ASC gene with a role in apoptosis is used to track the drug effects on THP-1 cells. HU, metformin, temsirolimus and HMF are administered to yeast cells and their response to these drugs are investigated. By computational systems biology approach, a genome-scale metabolic model specific to the yeast is reconstructed, and the inhibitory effect of HMF on growth and ethanol production is elaborated by estimating the internal flux distribution within the yeast metabolic network. To develop putative treatment strategies towards cancer, the COP based microbioreactor is integrated with Cr/Au interdigitated electrodes to test TTFields. In the high electrical field experiment, the yeast cells go through electroporation and in the low electrical field experiment, the cells have prolonged mitosis. Furthermore, human monocytic leukemia cell line THP-1 cells are tested in two-phase microfluidic devices, where cells are confined to droplets with several inhibitors/drugs. An increase in the fluorescence intensity of the ASC gene responsible for apoptosis is observed in cells under the influence of drugs. An important conclusion of this thesis is that these microfluidic platforms can be successfully used for studying the drug effects on tumors, observe cell to cell heterogeneity and may shed light on the putative treatment strategies towards cancer. These microbioreactors are still open for research and development, and solutions need to be found for each case separately.
Benzer Tezler
- Microcantilever based lab-on-a-chip sensor for real-time mass, viscosity, density and coagulation measurements
Gerçek zamanlı kütle, özkütle, viskozite ve pıhtılaşma ölçümleri için mikroçubuk tabanlı mikroakışkan algılayıcılar
ONUR ÇAKMAK
Doktora
İngilizce
2015
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ÜREY
- Lab-on-a-chip devices with patterned hydrogels: Engineered microarrays for biomolecule fractionation, organ-on-chip and desalination
Başlık çevirisi yok
BURCU GÜMÜŞCÜ
Doktora
İngilizce
2016
Bilim ve TeknolojiUniversity of TwentePROF. DR. ALBERT VAN DEN BERG
PROF. DR. JAN C. T. EIJKEL
- Surface acoustic wave based sonoporation microsystems forsingle tumor cell applications
Başlık çevirisi yok
BURAK YILDIRIM
- Development of embedded multimaterial bioprinting platform for the biofabrication of vascular tissues
Vasküler dokuların biyofabrikasyonu için gömülü çok malzemeli biyobasım platformunun geliştirilmesi
CANER DİKYOL
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
BiyomühendislikSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BAHATTİN KOÇ
- Design and application of compartmentalized platforms for neurobiological research
Nörobiyolojik araştırmalar için kompartmentalize platform tasarım ve uygulaması
AYSEL FIŞGIN
Doktora
İngilizce
2016
BiyoteknolojiBoğaziçi ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZHAN ÖZTÜRK