Capture and release of biomolecules and cancer cells via smart materials integrated microfluidic chips
Akıllı malzemeler entegre edilen mikroakışkan çiplerde biyomoleküllerin ve nadir kanser hücrelerinin yakalanması ve salınması
- Tez No: 754618
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH İNCİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Kimya, Mühendislik Bilimleri, Biotechnology, Chemistry, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Mikroakışkan aygıt, Neoplazmlar, Polimerler, Tanı koyma, Tümör hücreleri-kültürü yapılmış, Çip, Microfluidic device, Neoplasms, Polymers, Tumor cells-cultured, Chip
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Hali hazırda bulunan klinik tedavi koşulları ve yöntemleri günlük hayatımızı ve küresel ekonomiyi derinden etkiler. Sağlık sistemleri bu koşulları iyileştirmek ve hastalık biyobelirteçleri teşhisi için sağlam yüzey kimyası ve sinyal değişimlerine hassas yenilikçi akıllı malzeme tabanlı teknolojiler geliştirmeye çalışır. Özellikle, biyomedikal tabanlı çalışmalarda kanser gibi kompleks hastalıkların tanısına odaklanılır. Örnek olarak, kanser safhalarındaki kritik süreçler ve metastaz mekanizması kanserin en önemli adımlarıdır. Ek olarak, pratik olmayan, invaziv yöntemler ve sınırlı repertuara sahip tedaviler, araştırmacıların kanser hücrelerinin vucut içindeki yolculuğunu öngeren yeni tanı methodları bulmaları için itici faktörlerdir. Öte yandan, vücut sıvılarında sirküle eden kanser hücrelerinin (CTCs) ve biyobelirteçlerinin analizi kanser hücrelerinin erken safhalarda tespiti ve izlenmesine olanak sağlar ve bu analiz kanser tespiti hakkında herhangi bir biyopsi örneğinden çok daha fazla bilgi sağlar. Fakat, klinik çalışmalarda CTC tespiti ve izolasyonu için mevcut teknolojilerde pahalı tanı ajanları/tahliller, karmaşık operasyon süreçleri, düşük biyo-uyumluluk ve uzman personel ihtiyacı gibi bir çok zorlukla karşılaşılır. Bu tezde, kanser tespitinde bahsi geçen zorlukları yenmek adına yüzeyine poli(N-izopropilakrilamid) tutturulmuş farklı şekilde silika parçacıklar gibi çeşitli biyo-mimetik akıllı malzemelerin entegrasyonu ile yüzey alanlarını kontrol ettiğimiz mikroakışkan çipler tasarladık. İlk olarak, tasarladğımız bu yöntemi test etmek adına model proteinlerin yakalanması ve salınması gerçekleştirildi. Bu akıllı malzemeler daha sonra anti-EpCAM antikorları ile modifiye edilerek insan meme kanseri hücrelerini (MCF-7) yakalamak ve tespit etmek için kullanıldı. Kanser hücreleri mikroakışkan çip içinde yakalandıktan sonra düşük kritik çözelti sıcaklığı (LCST) üzerine çıkılarak malzemelerin 3D yapısı değiştirildi ve bu hücrelerin salınması sağlandı. Tezin bu noktasında, geliştirdiğimiz bu mikroakışkan platformun maliyet, biyo-uyumluluk, uygulanabilirlik, karmaşıklık ve test süresiyle alakalı sıkıntıları çözmesi hedeflenmektedir.
Özet (Çeviri)
Prevalent clinical conditions are impacting notably on our daily lives and the global economy. Healthcare system is hence garnering more interest in developing innovative material-based technologies along with accurate surface chemistry and signal generation reactions to measure biomarkers for disease diagnosis. In particular, biomedical studies focus to diagnose complex cases such as cancer. For instance, there are some critical stages in cancer development and metastasis. Moreover, impractical, invasive methods, and the restricted repertoire of targeted therapies are driving factors for researchers to find out new monitoring techniques that anticipate the future journey of cancer cells. On the other hand, the analysis of bodily fluids containing circulating tumor cells (CTCs) and biomarkers allows more insight into detecting/monitoring cancer as early as possible, and it would provide more information than that of any single-site biopsies. Yet, implementing the current technologies focusing on CTC detection and isolation in the clinics have notable challenges, i.e., expensive reagents/assays, complex operation, lengthy processes, bio-compatibility, and the need for specialized personnel. In this thesis, we have designed a microfluidic chip to hurdle these existing challenges, and for this regard, we tuned the surface area of the chip by integrating bio-mimetic smart materials (different shapes of silica particles-coated with poly(N -isopropylacrylamide). Initially, we tested our strategy with model proteins for both capture and release aspects. The smart materials were then modified with anti-EpCAM antibodies to capture human breast cancer cells (MCF-7) as a cancer model. Once the cells were captured in the chip, they were released by simply altering the 3-dimensional structure of smart materials above to lower critical solution temperature. Herein, we have anticipated that the developed platform would resolve cost, bio-compatibility, applicability, complexity, and assay duration-related challenges of current technologies in this realm.
Benzer Tezler
- Bir tip merminin hareketinin deneysel incelenmesi ve dış balistikte teorik bir yaklaşım
Theoretical and experimental investigation on external ballistic characteristics of a projectile
MEHMET AKÇAY
- Toros Göknarı (Abies cilicica carr.)nın Türkiye'deki doğal yayılış ve silvikültürel özellikleri
Başlık çevirisi yok
H. FERHAT BOZKUŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Ormancılık ve Orman Mühendisliğiİstanbul ÜniversitesiSilvikültür Ana Bilim Dalı
PROF.DR. İBRAHİM ATAY
- Trachystemon orientalis (L.) G.don. üzerinde morfolojik, anatomik, palinolojik ve kimyasal araştırmalar
Başlık çevirisi yok
MÜESSER ÖKSÜZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Eczacılık ve FarmakolojiMarmara ÜniversitesiFarmasötik Botanik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ENGİN ÖZHATAY
- Nötron yakalama gamma-ışın spektroskopisi ile madde analizi
Başlık çevirisi yok
N.FÜSUN ERDİCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1988
Fizik ve Fizik MühendisliğiEge ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FEVZİ CİĞEROĞLU
- Ege Denizi'nde barbunya balığının (Mullus barbatus, L.) biyolojisi ve populasyon dinamiği üzerinde bir ön çalışma
Başlık çevirisi yok
SEMRA ÇORAL
Yüksek Lisans
Türkçe
1988
Su ÜrünleriDokuz Eylül ÜniversitesiDeniz Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAVAŞ MATER