Three dimensional micro/nano-patterning of biomolecules for high throughput physiological sensing
Yüksek verimli fizyolojik teşhis için biomoleküllerin üç boyutlu mikro/nano-modellenmesi
- Tez No: 819171
- Danışmanlar: PROF. DR. JENNA L RICKUS
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Purdue University
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomühendislik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 113
Özet
Fizyolojik işlemlerin moleküler seviyede hızlı ve gerçek zamanlı değerlendirilebilmesi dinamik ve karışık biyolojik sistemler için gereklidir. Yüksek seçicilik ve hassaslıkta teşhis yaklaşımları örneğin biosensörler fizyolojik uygunlukta koşullar altında hücre ve dokuların taşıma kinetiklerini eşzamanlı ölçümlerinin elde edilmesi için kullanılabilir. Fakat biosensörlerin geniş çaplı kullanımları sınırlı sayıda olan kolay ve tekrarlanabilir işlevlendirme teknikleri ve sınırlı çeşitlikte olan analit seçici moleküller yüzünden hala sıkıntılıdır. Bu nedenle, burada yeni geliştirilen bioişlevlendirme teknikleri ile en son nesil tanıma biomolekülleri, özellikle genetik olarak kodlanmış moleküler sensörler ve aptamerler, tanıma platformları üzerinde birleştirilerek biosensörlerin fizyolojik uygulamalarını genişletmek ve iyileştirmek için incelenecektir. Yeni optik sensör işlevlendirme teknikleri iki yaklaşıma dayanarak gelistirildi: ışıkla uyarılmış hidrojel modellemesi ve karbon bazlı nanomaddelerin kovalent yüzey değiştirilmesi. Birinci yaklaşımda optik sensör genetik olarak kodlanmış floresan protein biosensörler; GCaMP3 fotokürabl hidrojel bünyesine katılarak optik fiberin en uçunda UV ışıkla uyarılmış polimerizasyon (fotopolimerizasyon) yöntemiyle yapıldı. Daha sonra bu yaklaşım GCaMP3 katılmış minyatür mikrooptrodların geliştirmesinde kullanıldı. İkinci işlevlendirme tasarısında, daha iyi seçicilik ve nonspesifik probe değiştirmeye fiziksel olarak soğurulmuşlara göre daha yüksek dirençli, grafen oksid nanolevhalarına dayanan bir kovalent aptasensör geliştirildi. Burada gösterilen hidrojel formülasyonu ve üretim işlemi mikrouç optrodları kullanılarak kolaylıkla başka şekile dayanan protein biosensörlere ve analit duyarlı biomoleküllere adapte edilebilir ve farklı teşhis uygulamalarında kullanılabilir. Burada geliştirilen yüzey değiştirme tekniği kolaylıkla farklı hedef moleküllere basitçe aptamer dizilimi değiştirilerek uygulanabilir aynı zamanda evrensel ve dayanıklı bir işlevlendirme metotudur.
Özet (Çeviri)
Rapid and real-time evaluation of physiological processes at the molecular level is required for dynamic and complex biological systems. Highly selective and sensitive sensing modalities such as biosensors can be used to obtain simultaneous measurements of cell and tissue transport kinetics under physiologically relevant conditions. However, the widespread applications of biosensors are still challenging due to the limited numbers of facile and reproducible functionalization methods and the limited variety of analyte sensitive molecules for selective recognition. Therefore, here novel biofunctionalization methods have been explored in combination with the most recent generation of recognition biomolecules, specifically genetically encoded molecular sensors and aptamers, in sensing platforms to extend and improve the application of biosensors to physiology. Novel optical sensor functionalization methods were developed based on two approaches: light-induced hydrogel patterning and covalent surface modification of carbon based nanomaterials. In the first approach, optical sensor was constructed by incorporating a member of genetically encoded fluorescent protein biosensors; GCaMP3 into photocurable hydrogel matrix at the distal end of optical fiber through UV light induced polymerization (photopolymerization). Later, this approach was used to develop a miniaturized GCaMP3 doped microoptrodes. In the second functionalization scheme, a graphene oxide nanosheets based covalent aptasensor was developed with better selectivity and higher resistance to nonspecific probes displacement compared to physisorbed ones. The hydrogel formulation and fabrication process demonstrated here using microtip optrodes can be easily adapted to other conformation-dependent protein biosensors and analyte sensitive biomolecules and be used in different sensing applications. The surface modification technique developed here is also a universal and robust functionalization method that can easily be applied to different target molecules simply by changing the aptamer sequence.
Benzer Tezler
- Şekillendirilmiş lazer hüzmelerinin yüksek saçılmalı ortamla etkileşimleri
Interactions of shaped laser beams with highly scattering media
TANSU ERSOY
Doktora
Türkçe
2016
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SELÇUK AKTÜRK
- Non-manyetik ve manyetik lateks partiküllerin sentezi, karakterizasyonu ve doku mühendisliği uygulamaları
Synthesis and characterization of non-magnetic and magnetic latex particles and tissue engineering applications
ANIL SERA KAHRAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU
- Mikro ve nano desenlenmiş doku iskelelerinde nöral hücre davranışlarının incelenmesi
Investigation of neural cell behaviour on micro and nano-patterned scaffolds
İLYAS ÖZÇİÇEK
Doktora
Türkçe
2016
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEZBAN ULUBAYRAM
PROF. DR. GÜRKAN ÖZTÜRK
- The investigation of surface topography for micro/nano scaled surfaces
Mikro/nano ölçekte topografik yüzey incelemesi
BİLGİNER GÜNDÜZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine MühendisliğiAydın Adnan Menderes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. PINAR DEMİRCİOĞLU
- Microfluidic device with 3d electrode structure for high throughput dielectrophoretic applications
Yüksek işlem hacimli dielektroforez uygulamaları için 3-boyutlu elektrotlu mikro-akışkanlar-dinamiği cihazı
SOHEILA ZEINALI
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Biyomühendislikİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BARBAROS ÇETİN