New applications of surface acoustic wave for bio-sample preparation
Biyo-numune hazırlamada yüzey akustik dalgasının yeni uygulamaları
- Tez No: 893527
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ALPER ŞİŞMAN, DR. ÖĞR. ÜYESİ ABBAS ALI HUSSAINI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Mikrobiyoloji, Tıbbi Biyoloji, Biotechnology, Microbiology, Medical Biology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 213
Özet
Bu tez, biyolojik örnek hazırlama ve analizinde Yüzey Akustik Dalgası (Surface Acoustic Wave - SAW) teknolojisinin geliştirilmesi, optimize edilmesi ve uygulanmasını incelemektedir. Araştırma üç ana alana ayrılmaktadır: partikül ve hücre ayrımı, hücre lizisi ve gerçek zamanlı hücre çoğalması ve canlılık analizi. SAW Tabanlı Partikül ve Hücre Ayrımı: Çalışma, mikropartiküllerin ve biyolojik hücrelerin ayrılması için SAW tabanlı bir cihazı başarıyla tasarlamış ve optimize etmiştir. Floresan mikropartiküller kullanılarak, cihaz %80 ayrım verimliliği elde etmiş ve bu, özellikle kanser hücrelerinin tanısında biyomedikal alanlardaki potansiyelini göstermiştir. Daha ileri deneyler, cihazın canlı maya hücrelerini işleyebilme yeteneğini doğrulamış ve yüksek verimli hücre ayırma ve manipülasyon uygulamaları için uygunluğunu kanıtlamıştır. SAW Tabanlı Hücre Lizisi: Hücre lizisi için yenilikçi bir SAW tabanlı yöntem geliştirilmiş ve elektriksel giriş gücü, damlacık hacmi, cam mikropartikül boyutu ve işlem süresi gibi parametreler optimize edilmiştir. Optimize edilmiş koşullar, 5 dakika içinde neredeyse %100 lizis verimliliği sağlamış ve bu yöntem, noktada bakım uygulamaları için uygun hale gelmiştir. Bu yöntemin, PCR gibi diğer analitik süreçlerle entegrasyon potansiyeli, biyomedikal araştırmalar ve tanılarda geniş uygulama alanını vurgulamaktadır. SAW Tabanlı Gerçek Zamanlı Hücre Çoğalması ve Canlılık Analizi: Araştırma, ticari Xcelligence sistemi ile doğrulanan gerçek zamanlı hücre analizi için SAW tabanlı bir biyosensör tanıtmıştır. Sensör, Xcelligence sonuçları ile %92-98 oranında yüksek bir korelasyon göstermiş ve güvenilirliğini ve doğruluğunu kanıtlamıştır. Çalışma, sensörün uzun vadeli stabilitesini ve hücreye özgü kalibrasyon kitaplıklarına ihtiyaç duymadan geleneksel mikroskopi yöntemleri ile karşılaştırılabilir tutarlı sonuçlar sağlama yeteneğini doğrulamıştır. Katkılar ve Gelecek Yönelimler: Bu tezde sunulan SAW teknolojisindeki ilerlemeler, biyolojik örnek hazırlama ve analizinde verimli, güvenilir ve maliyet etkin çözümler sunmaktadır. Bulgular, SAW cihazlarının biyolojik örnek işleme sürecini devrim niteliğinde değiştirme potansiyelini vurgulamakta, temel araştırmalardan klinik tanılara kadar geniş bir uygulama yelpazesi sunmaktadır. Gelecek araştırmalar, belirli uygulamalar için daha fazla optimizasyon, diğer analitik tekniklerle entegrasyon ve çeşitli hücre türleri ve biyolojik örnekleri içerecek şekilde uygulama kapsamının genişletilmesine odaklanmalıdır. Bu çalışma, SAW teknolojisinin biyomedikal araştırmalarda sürekli geliştirilmesi ve uygulanması için sağlam bir temel oluşturmakta, tanısal ve terapötik yaklaşımlarda önemli iyileştirmeler vaat etmektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis explores the development, optimization, and application of Surface Acoustic Wave (SAW) technology for bio-sample preparation and analysis. The research is divided into three primary areas: particle and cell separation, cell lysis, and real-time cell proliferation and viability analysis. SAW-Based Particle and Cell Separation: The study successfully designed and optimized a SAW- based device for separating microparticles and biological cells. Using fluorescent microparticles, the device achieved an 80% separation efficiency, demonstrating its potential for applications in biomedical fields, particularly in cancer cell diagnosis. Further experiments validated the device's ability to handle live yeast cells, confirming its suitability for high-throughput cell sorting and manipulation. SAW-Based Cell Lysis: An innovative SAW-based method for cell lysis was developed, optimizing parameters such as electrical input power, droplet volume, glass microparticle size, and processing time. The optimized conditions achieved nearly 100% lysis efficiency within 5 minutes, making the method suitable for point-of-care applications. This method's potential for integration with other analytical processes, such as PCR, highlights its broad applicability in biomedical research and diagnostics. SAW-Based Real-Time Cell Proliferation and Viability Analysis: The research introduced a SAW- based biosensor for real-time cell analysis, validated against the commercial Xcelligence system. The sensor demonstrated a high correlation (92-98%) with Xcelligence results, proving its reliability and accuracy. The study confirmed the sensor's long-term stability and its ability to provide consistent results comparable to traditional microscopy methods without the need for cell- specific calibration libraries. Contributions and Future Directions: The advancements in SAW technology presented in this thesis offer efficient, reliable, and cost-effective solutions for bio-sample preparation and analysis. The findings underscore the potential for SAW devices to revolutionize bio-sample processing, with applications extending from basic research to clinical diagnostics. Future research should focus on further optimization for specific applications, integration with other analytical techniques, and expanding the application scope to include various cell types and biological samples. This work establishes a robust foundation for the continued development and application of SAW technology in biomedical research, promising significant improvements in diagnostic and therapeutic approaches.
Benzer Tezler
- Klasik ve mikrogermeli ortam teorisiyle modellenen plaklarin caputo kesirli türevi yardimiyla nonlokal titreşim analizi
Nonlocal vibration analysis of classic and microstretch plates with the help of caputo fractional derivative
SONER AYDINLIK
Doktora
Türkçe
2020
Matematikİstanbul Teknik ÜniversitesiMatematik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET KIRIŞ
- Sualtı uygulamaları için çok katmanlı akustik yüzey tasarımı
Multiyered acoustic surface design for underwater applications
İREM KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÇİĞDEM SEÇKİN GÜREL
- Surface acoustic wave based sonoporation microsystems forsingle tumor cell applications
Başlık çevirisi yok
BURAK YILDIRIM
- GPS VE GLONASS uygulamaları için RF alıcı ön kat tasarımı
RF receiver front end design for GPS and GLONASS applications
GÖKHAN GÜNEŞ ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
ÖĞR. GÖR. HASAN BÜLENT YAĞCI
