3D-engineered muscle tissue as a wireless sensor
3B tasarımlanmış iskelet kası dokusu ile kablosuz algılama
- Tez No: 881625
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SEMA DUMANLI OKTAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Elektrik Elektronik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 102
Özet
İmplant edilebilir ve giyilebilir biyomedikal cihazlar, sensör teknolojilerindeki ilerlemeler ile hızla gelişmektedir. Bu tür cihazlardaki gelişmeler hastalıkların erken tespiti açısından büyük bir potansiyele sahiptir. Bu cihazlar, fizyolojik parametrelerin sürekli ve gerçek zamanlı izlenmesine olanak tanır. Ancak mevcut biyomedikal sensörlerin çoğunun güç gereksinimleri nedeniyle sınırlı ömürleri vardır ve genellikle hastalıklarla ilgili belirli moleküllerin algılanması yerine beden içindeki genel fiziksel parametrelerin izlenmesine odaklanırlar. Bu tezde, tasarımlanmış memeli hücreler kullanarak moleküler düzeyde in-vivo, gerçek zamanlı algılama yapabilen yeni bir algılama ve kablosuz iletişim platformu önerilmektedir. Önerilen platform, hücre tabanlı bir biyo-hibrit implant cihaz ve geniş bantlı çift portlu beden üstü antenden oluşmaktadır. Sistemin moleküler algılama yeteneği biyo-hibrit implant ile elde edilmektedir. Biyo-hibrit implant, esnek iskele, beden içi pasif implant anten ve 3B tasarımlanmış kas dokusu olmak üzere üç ana bileşenden oluşur. 3B tasarımlanmış kas dokusunu oluşturan hücreler genetik olarak manipüle edilebilir. Bu manipülasyon, dokunun belirli hedef moleküllere duyarlı hale gelmesini sağlar ve bu moleküllerin varlığı dokuda bir kasılmaya sebep olur. Doku kasılması ve doku gevşemesi, esnek iskele üzerinde bulunan implant anteninin rezonans frekansını yeniden yapılandırmak için kullanılır. Rezonansın yeniden yapılandırılmasını izlemek için beden dışı okuyucu anten, insan bedeninin üstüne yerleştirilir. Rezonanstaki bu değişiklikler, hedef molekülün varlığına tepki olarak gözlemlenir. Bu tezde, biyo-hibrit implant ve beden dışı okuyucu anten tasarlanmış ve üretilmiştir. Algılama sistemi mekanik ve elektromanyetik olarak simüle edilmiştir. Bu simülasyonlara dayanarak, doku benzeri fantomlar üretilerek implant anteninin yeniden yapılandırılmasını izlemek üzere elektromanyetik ölçümler alınmıştır.
Özet (Çeviri)
Implantable and wearable biomedical devices are advancing with new sensor technologies, holding great potential for early disease detection through continuous, real-time monitoring of physiological parameters. However, the majority of existing biomedical devices have limited lifetimes due to their power requirements and often focus on monitoring physical parameters rather than specific molecules relevant to specific diseases. The work detailed in this thesis proposes a wireless sensing and communication platform that can achieve in-vivo, real-time sensing at a molecular level by utilizing engineered mammalian cells. The proposed platform consists of a cell-based bio-hybrid implant device and a dual-port, wide-band on-body antenna. The molecular sensing is achieved by the bio-hybrid implant that is composed of three main components: a flexible scaffold, an in-body passive implant antenna, and 3D-engineered muscle tissue. The genetic circuitry of the cells that make up the 3D-engineered muscle tissue can be manipulated. This manipulation makes the tissue responsive to specific target molecules and the presence of these molecules triggers a contraction in the tissue. The tissue contraction and relaxation are used to reconfigure the resonance frequency of the implant antenna that is located on the flexible scaffold. To monitor the changes in resonance reconfiguration, the on-body reader antenna is positioned outside of the human body. The implant antenna's resonance variations are observed in response to the presence of the molecule of interest. In this thesis, the bio-hybrid implant and the on-body reader antenna were designed and fabricated. The sensing system is mechanically and electromagnetically simulated. Based on the simulations, electromagnetic measurements were taken inside tissue-mimicking phantoms to track implant antenna reconfiguration.
Benzer Tezler
- 3b biyobaskılama ile doku iskelelerinin geliştirilmesi: iskelet kası doku mühendisliğine yönelik uygulamalar
3d bioprinting in tissue engineering: Applications for skeletal muscle tissue engineering
FAHRİYE ŞEYDA GÖKYER
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
BiyomühendislikAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE KARAKEÇİLİ
- Differentiation of cord blood mesencymal stem cells to bone tissue for tissue engineering applications
Kordon kanı mezenkimal kök hücrelerinden doku mühendisliğinde kullanılmak üzere kemik doku farklılaşması
ELİF KARACA
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Biyomühendislikİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYTEN YAZGAN KARATAŞ
PROF. CANDAN TAMERLER
- Adipoz mezenkimal kök hücrelerin damar düz kas hücrelerine farklılaştırılması ve damar doku mühendisliğinde kullanımı
Differentiation of adipose mesenchymal stem cells to vascular smooth muscle cells and their use in vascular tissue engineering
YAVUZ EMRE ARSLAN
- Development and analysis of grasshopper-like jumping mechanism in biomimetic approach
Çekirge benzeri sıçrama mekanizmasının biyobenzetim yaklaşımla geliştirilmesi ve analizi
AYLİN KONEZ EROĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN AKKÖK
- Computational aerodynamic analysis of flow around Apollo reentry capsule with anisotropic mesh adaptation
Anisotropik mesh adaptasyonu ile Apollo yeniden giriş kapsül çevresindeki akışın hesaplamalı aerodinamik analizi
BADAMASI BABAJI
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Havacılık Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ŞAHİN