Nanoplasmonic biosensor integrated smart cell culture systems
Nanoplazmonik biyosensör entegre akıllı hücre kültür sistemleri
- Tez No: 850922
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. SERAP AKSU RAMAZANOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Bioengineering, Biotechnology, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 83
Özet
Çip üstü organ (OoCs) teknolojisi olarak adlandırılan mikrofizyolojik platformlar, insan organ ortamlarını taklit etmek için mikroakışkanları entegre ederek biyomedikal araştırmalarda devrim yaratmaktadır. İn vitro koşulların taklit edilmesinde önemli ilerlemeler kaydedilmesine rağmen, insan fizyolojik ortamının karmaşıklığını tam olarak taklit etmekte yetersiz kalmaktadırlar. Bunu sebeple, polidimetilsiloksan (PDMS) mikromekanik valfler gibi gelişmiş fabrikasyon teknolojilerinin dahil edilmesi, cihazların organ simülasyonlarını geliştirir. Bu entegrasyon, akış hızı, basınç ve hacim gibi parametreleri kapsayan titiz bir kontrolü sağladığından, OoC'lerin işlevi için gereklidir. Kontrol edilebilirlik, yüksek paralelleştirme, tam otomasyon ve artan numune ve reaksiyon verimi gibi sayısız avantajları nedeniyle bu cihazlar Akıllı Hücre Kültürü Sistemleri olarak adlandırılabilir. Bu çalışma farklı bölümlerden oluşmaktadır. Tezin ilk bölümü, akıllı hücre kültürü sistemleri kurmayı amaçlayan pnömatik valflerin mikroakışkan cihazlara entegre edilmesine odaklanmıştır. Daha sonra, geliştirilen akıllı hücre kültürü sistemleri, insan kemik iliği nişleri mikro ortamının çip üzerinde oluşturulması için kullanılmaktadır. Üçüncü ve dördüncü bölümler özellikle geleneksel nanoplazmonik biyosensörlerin geliştirilmesine yönelik olup, hedefe yönelik ve etiketsiz tespit elde etmeyi amaçlamaktadır. Bu dönüşümün, bu POC cihazlarının tıbbi teşhis için klinik uygulamalara geçişini kolaylaştırması öngörülmektedir. Sonuç olarak, özellikle insan kemik iliği nişleri çalışmalarına odaklanarak nanoplazmonik biyosensör entegre akıllı hücre kültürü sistemleri geliştirdik. Ayrıca, metastatik beyin tümörü olan hastalarda nörobilişsel gerilemeyi azaltmak için tasarlanmış, kullanıcı dostu ve kolayca kullanılabilen bir POC cihazı geliştirdik. Cihaz, hastaların vücut sıvılarından, özellikle de plazma serumundan klinik olarak önemli biyobelirteçlerin tespit edilmesini sağlar. Cihazımız için tespit sınırı (LOD) femtomolar (fM) seviyeler olarak belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Microphysiological platforms, commonly referred to as organ-on-chip (OoCs) technology, revolutionize biomedical research by integrating microfluidics to mimic human organ environments. Despite significant progress in replicating in vitro conditions, they fall short of fully replicating the complexity of the human physiological environment. Addressing this, incorporating advanced fabrication technologies, such as polydimethylsiloxane (PDMS) micromechanical valves, enhances organ simulations on the device. This integration facilitates meticulous control over fluidic channels, encompassing parameters such as flow rate, pressure, and volume, thereby essential for maintaining OoCs. Due to their numerous advantages, including controllability, high parallelization, full automation, and increased sample and reaction throughput, these devices can be denoted as Smart Cell Culture Systems. This study comprises distinct sections. The initial part of the thesis is focused on integrating pneumatic valves into microfluidic devices, aiming to establish smart cell culture systems. Subsequently, the developed smart cell culture systems are employed for the on-chip generation of a human multiniche bone marrow microenvironment. The third and fourth sections are specifically oriented towards enhancing conventional nanoplasmonic biosensors, with the goal of achieving objective- and label-free detection. This transformation is envisioned to facilitate the transition of these devices into clinical applications for medical diagnostics. To conclude, we have developed nanoplasmonic biosensor integrated smart cell culture systems with a particular focus on multiniche human bone marrow studies. Additionally, we have developed a user-friendly and readily deployable point-of-care (POC) device designed to mitigate neurocognitive decline in patients with metastatic brain tumours. The device enables the detection of clinically significant biomarkers from patients' bodily fluids, especially plasma serum. The limit of detection (LOD) for our device has been determined as femtomolar (fM) levels.
Benzer Tezler
- Prostat kanseri biyobelirteçlerinin tayini için nanoplazmonik platformların hassasiyetinin arttırılması
Enhancing the sensitivity of nanoplasmonic platforms for detecting prostate cancer biomarkers
SEMİH ÇALAMAK
Doktora
Türkçe
2018
BiyolojiHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEZBAN ULUBAYRAM
- Optical engineering of titanium nitride thin films for nanoplasmonic biosensing
Titanyum nitrür ince filmlerin nanoplazmonik biyosensör uygulamaları için optik mühendisliği
CEMRE IRMAK KAYALAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Mühendislik BilimleriSabancı ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MERAL YÜCE
DR. ÖĞR. ÜYESİ Hasan KURT
- Functional nanoplasmonic devices and novel photonic materials
İşlevsel nanoplazmonik aygıtlar ve yeni fotonik malzemeler
ENES BATTAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ KEMAL OKYAY
- Three dimensional nanoplasmonic surfaces: Modeling, fabrication and characterization
Üç boyutlu plazmonik yüzezler: Modelleme, nanofabrikasyon ve karakterizasyon
KIVANÇ GÜNGÖR
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR
- Yeni nesil ince filmler ile optoelektronik uygulamaların araştırılması
Investigation of optoelectronic applications with novel thin films
MEHMET DENİZ ÇALIŞKAN
Doktora
Türkçe
2014
Bilim ve TeknolojiHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞADAN ÖZCAN