Mikroiğnelerin performansı üzerindeki mekanik etkilerin araştırılması ve optimizasyonu
Investigation and optimization of mechanical effects on the performance of microneedles
- Tez No: 918781
- Danışmanlar: PROF. DR. YASİN ÖZÇELEP, DOÇ. DR. HAMİD ASADİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Mekatronik Mühendisliği, Mühendislik Bilimleri, Science and Technology, Mechatronics Engineering, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Anabilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 75
Özet
Mikroiğneler ilaçlar ile biyomoleküllerin etkili ve ağrısız şekilde transdermal iletimini sağlayan biyomedikal uygulamalarda büyük potansiyele sahip gelişmiş cihazlardır. Bu çalışmayla, akışkan akışını optimize etmek ve tıkanıklıkları en aza indirmek amacıyla ucu sekiz lümenle entegre edilmiş ve transdermal tedavinin verimliliği ile güvenilirliğini artıran silisyum karbür tabanlı yeni bir mikroiğne tasarımı önerilmiştir. Tasarlanan silisyum karbür bazlı mikroiğnenin uzunluğu 350 μm, iç ve dış çapı sırasıyla 30 ve 52 μm'dir. Mikroiğnenin ucu konik şekilde olup 29.148 derecelik bir açıya sahiptir. Konik kısımda bulunan lümen bölgesindeki sekiz lümenin her biri düzenli akış sağlaması için birbirine eşit 10 μm çapındadır. Ağ Yakınsama Analizinde, sırasıyla 17790, 55717 ve 237174 elementten oluşan Coarse, Normal ve Fine ağ yapıları kullanılarak elde edilen bulguda en uygun ağ olarak Normal ağ seçilmiştir. Çalışmada mikroiğnenin mekanik ve akışkan özellikleri 0.001 hassasiyetle Sonlu Elemanlar Analizi kullanılarak incelenmiştir. Analizde su, etanol, kan ve gliserol akışkanları dikkate alınmıştır. Lümenlerdeki maksimum basınçların ortalaması ve toplam debiler, 10 Pa ile 100 Pa arasında 10 Pa artışlarla değişen giriş basınçlarında elde edilmiştir. Lümenlerden elde edilen toplam debiler giriş basıncıyla %99'un üzerinde lineer bir ilişki göstermiştir. Ayrıca mikroiğnenin mekanik davranışı eksenel ve eğilme yükleri altında incelenmiştir. Silisyum karbür ve çoklu lümen yapısı kullanılan bu tasarımın önceki modellere göre mikroiğnenin performansını, mekanik stabilitesini ve akışkan iletim verimliliğini artırdığı gözlenmiştir. Çalışma, silisyum karbürün stratejik uygulamasıyla birleştirilmiş mekanik ve akışkan analizlerinin kapsamlı entegrasyonunu sunmuştur.
Özet (Çeviri)
Microneedles are advanced devices that ensure efficient, painless transdermal delivery of drugs and biomolecules, with significant potential in biomedical applications. In this study, a novel silicon carbide-based microneedle design was proposed, featuring a tip integrated with eight lumens that optimized fluid flow and minimized blockages, thereby improving the efficiency and reliability of transdermal therapy. The designed silicon carbide-based microneedle has a length of 350 μm, and its inner and outer diameters are 30 and 52 μm, respectively. The tip of the microneedle is conical and has an angle of 29.148 degrees. Each of the eight lumens in the lumen region in the conical section is 10 μm in diameter, equal to each other, uniformly distributed to ensure consistent flow. In the Mesh Convergence Analysis, the most suitable mesh was selected as the Normal mesh, which was obtained by using Coarse, Normal and Fine meshe structures consisting of 17790, 55717 and 237174 elements, respectively. The study performed Finite Element Analysis of the microneedle with a sensitivity of 0.001, investigating its mechanical and fluidic properties. The analysis considered the fluids water, ethanol, blood, and glycerol. The mean maximum pressures in the lumens and the total flow rates were obtained at inlet pressures ranging from 10 Pa to 100 Pa in 10 Pa increments. The flow rates through the lumens exhibited a near-linear relationship with inlet pressure, maintaining a linearity that exceeded 99%. Additionally, the mechanical behavior of the microneedle was investigated under axial and bending loading. This design, utilizing silicon carbide and a multi-lumen structure, was observed to improve the performance, mechanical stability, and fluid delivery efficiency of the microneedle compared to previous models. The study presented comprehensive integration of mechanical and fluid analyses combined with the strategic application of silicon carbide.
Benzer Tezler
- Termoplastik poliüretan modifikasyonunun, 3D baskı ile üretilen polilaktik asit esaslı mikroiğne yamaları üzerindeki yapısal özelliklerinin ve performans etkilerinin incelenmesi
Investigation of the structural properties and performance effects of thermoplastic polyurethane modified 3D printed polylactic acid based microneedle patches
SAMET YILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMEL AKYOL
- Machine Learning-enabled optimization of microneedle design for interstitial fluid collection
Interstisyel sıvı toplama için makine öğrenimi etkileştirilmiş mikroiğne tasarım optimizasyonu
CEREN TARAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
BiyoteknolojiKoç ÜniversitesiBiyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAVAŞ TAŞOĞLU
- Design, development and performance evaluation of a three-axis miniature machining center
3-eksenli minyatür işleme merkezinin tasarımı, geliştirilmesi ve performansının değerlendirilmesi
EMRULLAH KORKMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Bölümü
YRD. DOÇ. SİNAN FİLİZ
- Development of a drug dose-adjustable transdermal microneedle system
İlaç dozu ayarlanabilir bir deri içi mikroiğne sisteminin geliştirilmesi
BUĞRA KAĞAN ÜNAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SONER ÇAKMAK
DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH ŞENTÜRK
- Transdermal olarak uygulanacak ilaç yüklü formülasyonlar için yenilikçi üretim yöntemlerinin tasarımı ve etkinliklerinin incelenmesi
Design and efficacy evaluation of innovative preparation methods for drug loaded transdermal applications
ERKAN AZİZOĞLU
Doktora
Türkçe
2017
Eczacılık ve FarmakolojiEge ÜniversitesiFarmasötik Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEVSER ÖZGEN ÖZER