Design of a microheater to improve the sensitivity of electrochemical nucleic acid biosensors
Elektrokimyasal nükleik asit biyosensörlerin hassasiyetini artırmak için bir mikro ısıtıcı tasarımı
- Tez No: 780877
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ FATMA DOĞAN GÜZEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Biyokimya, Mühendislik Bilimleri, Metallurgical Engineering, Biochemistry, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Elektrokimyasal empedans spektroskopisi, çipte laboratuvar, mikroısıtıcı, DNA hibridizasyon hassasiyeti, Electrochemical impedance spectroscopy, lab-on-a-chip, microheater, DNA hybridization sensitivity
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) biyosensörlerde ölçüm yöntemi olarak kullanılır. EIS yüksek performansa sahip bir ölçüm yöntemidir fakat özellikle nükleik asit biyosensörlerinde çalışılırken duyarlılığının ve özgüllüğünün geliştirilmesine hala ihtiyaç vardır. Nükleik asit hibridizasyonunun seçiciliğini arttırmak ve hibridizasyon oranını arttırmak için bölgesel ısıtma potansiyel bir yaklaşımdır. Çalışmanın amacı, elektrokimyasal sensör elektrotlarını çevreleyen mikroısıtıcı üretimi ve çalışma alanını sınırlandırmak için entegre edilmiş PDMS'in de bir parçası olduğu hibrit-çip üretimidir. Çip tasarımı hem ısıtma hem de nükleik asitlerin tespiti (çalışma ve karşı/referans) için elektrotlardan oluşmuştur ve AutoCAD yazılımı kullanılarak dizayn edilmiştir. Isı transferi ise COMSOL Multiphysics programı kullanılarak simüle edilmiştir. Hem mikro ısıtıcı hem de biyosensör elektrotları, gölge maskesi kullanılarak termal buharlaştırma yöntemi ile üretilmiştir ve mikro ısıtıcıların sıcaklık dağılımı termal kamera kullanılarak ölçülmüştür. Sensör elektrotlarının performansı, EIS ve Mycobacterium tuberculosis için prob dizileri kullanılarak DNA hibridizasyonu üzerine yük transfer direncindeki (RCT) değişiklikler ölçülerek test edilmiştir. Sonuç olarak, DNA hibridizasyon aşamasında mikro ısıtıcıya ısı (50°C) uygulandığında, çip-içi ısıtma deneylerindeki RCT değeri yaklaşık %236'lık artış gösterirken, çip-dışı sıcaklık olmadan yapılan deneylerdeki RCT değerinin yaklaşık %90 arttığı gözlemlenmiştir. Bu gözlemden, mikro ısıtıcının gerçekten de nükleik asit hibridizasyon deneyinin performansını önemli ölçüde arttırdığı ve yüksek hassasiyetli entegre biyosensörlerin geliştirilmesinin yolunu açtığı sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
Electrochemical impedance spectroscopy (EIS) is often used for biomolecule detection based on the hybridization of the molecule onto the functionalized electrode surface and consequent impedance change. Though its performance is well established, there is still a need for improved sensitivity and specificity, especially when attempting to detect nucleic acids from clinical samples with minimal amplification steps. Localized heating is a potential approach for improving nucleic hybridization rates and reducing non-specific hybridization, and thereby producing high sensitivity and selectivity. The aim of the study was therefore to develop a microheater surrounding microeledtrodes, an integrated hybrid chip, sensing the genes of Mycobacterium tuberculosis with much higher sensitivity. The performance of the integrated hybrid chip was determined using the changes in the charge transfer resistance (RCT) upon DNA hybridization using probe sequences for Mycobacterium tuberculosis. Heat transfer was simulated by using COMSOL Multiphysics as mathematical modeling. When the heat (50°C) was applied to the microheater during the DNA hybridization step, we observed that the RCT values increased about 236% and 90% as opposed to on-chip heating experiments and off-chip non-heating experiments. We conclude from this observation that the microheater indeed can significantly improve the performance of the nucleic acid hybridization assay and paves the way for the development of highly- sensitive integrated label-free biosensors
Benzer Tezler
- Kimyasal harp maddeleri simülantları ve zehirli endüstriyel malzemelerin algılanmasına yönelik metal oksit gaz sensörlerin geliştirilmesi
Development and design of metal oxide gas sensors for detecting chemical warfare agent simulants and toxic industrial chemicals
ŞULE ÖZDİLEK
Doktora
Türkçe
2026
Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZAFER ZİYA ÖZTÜRK
- İçten yanmalı motorlar için farklı çalışma modlarına sahip bir supap kontrol mekanizması geliştirilmesi
Development of a multi-mode valve control mechanism for internal combustion engines
MERVE ÜNGÖR
Doktora
Türkçe
2026
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEMAL BAYKARA
- İzmir'de bazı yolların kapatılarak yaya bölgeleri oluşturma da kent peyzajını geliştirme açısından yeniden planlanması üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
BAHAR TÜRKYILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Şehircilik ve Bölge PlanlamaEge ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
- Ağızlık açma mekanizmalarının tasarımı
Başlık çevirisi yok
RECEP EREN
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiUludağ ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİL R. ALPAY
- Sonbahar sera yetiştiriciliğine uygun hıyar çeşit seçimi
Selecting a cucumber variety suitable for glasshouse production in Autumn
MESUT OKTAY