3D printing in biotechnology for isolation, sensing, and bioproduction
3 boyutlu baskı yönteminin biyoteknolojide ayrıştırma, sensör ve biyoüretim amaçlı kullanımı
- Tez No: 982491
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH İNCİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Biyomühendislik, Biotechnology, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Mikro akışkanlar, Mikroiğne, Optik sensörler, Ultrafiltrasyon, Üç boyutlu baskı, Microfluidics, Microneedle, Optical sensors, Ultrafiltration, 3D printing
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Eklemeli üretim, tez boyunca verilen ismiyle 3D baskı, CAD programları ile yapılan sofistike tasarımların kullanıcılar tarafından polimer materyallerin katman katman eklenmesi ile üretilmesini sağlayan çığır açıcı bir teknolojidir. 3D yazıcıların, özellikle de sterolitografi (SLA) tipi yazıcıların, ticarileşmesi araştırma laboratuvarlarının 3D baskı ürünü platromları birçok farklı amaçla projelerinde kullanmalarına imkân sağlamıştır. SLA baskı malzemelerindeki baskı çözünürlüğü, baskı kalitesi ve biyouyumluluk özelliklerinin geliştirilmesi biyoloji uygulamaları için mikro boyutta yapılar içeren sızdırmaz tasarımların biyoloji uygulamalarında kullanılabilmesini ayrıca sağlamıştır. Buna rağmen, standartlaştırılabilir ve yaygınlaştırılabilir platformlar tasarlayarak biyoteknolojik ürünlerin laboratuvardan gerçek hayata transfer edilmesini hızlandırmak için akıllı tasarım yöntemleri ve biyoloji-tabanlı parametrelerin 3D baskı ürünü sistemlere entegrasyonu gerekmektedir. Bu tezde, gerçek hayattaki problemlere çözümler sunmak amacıyla 3D baskı ürünü, gelişmiş platformlar biyoteknoloji perspektifi ile geliştirilmiştir. İlk bölüm tez içerisindeki önemli konseptleri tanıtmaktadır. İkinci bölüm, memeli hücrelerinden 3-boyutlu sferoid üretimi için optimize edilmiş bir protokol sunmaktadır. Bu kısımda, 3D baskı ile üretilmiş ana kalıplar ilaç testi sferoidlerinin üretiminde ve yapay zekâ (AI) destekli karakterizasyon algoritmasında kullanıldı. Üçüncü bölüm 3D baskı ürünü mikroakışkan ultrafiltrasyon çipini tasarımı, üretimi ve dış membran vezikülü (OMV) ve ekstraselüler vezikül (EV) izolasyonu için kullanımını örnek çalışmalar ile açıklamaktadır. Devamında yer alan dördüncü bölüm, mikroplastik örneklerinin 3D baskı ürünü ultrafiltrasyon çip ile arındırılmasını göstermektedir. Beşinci ve altıncı bölümler tez için tasarlanan 3D baskı ürünü mikroiğneler ile bitki örneklerinden nükleik asit eldesini ve deri-taklidi platformdan deri altı sıvısı (ISF) toplanmasını açıklamaktadır. Son bölümde sonuç ve değerlendirme kısmına ek olarak 3D baskı teknolojisinin biyoteknolojide kullanımına dair gelecek yönelimler sunulmuştur.
Özet (Çeviri)
Additive manufacturing, also referred to as 3D printing throughout this thesis, is a cutting-edge technology that allows users to produce sophisticated structures designed with CAD (Computer-Aided Design) programs and created with layer-by-layer addition of polymer materials. Commercializing 3D printers, especially stereolithography (SLA) type printers, allows research labs to utilize 3D printed platforms in their projects for various purposes. Improvements in resolution, printing quality, and biocompatibility of SLA printing materials resulted in various watertight designs to develop built-in micro-sized features for biology applications. However, intelligent designs and biology-driven parameters need to be adapted to the 3D printed systems in biology to establish standardizable and distributable platforms to increase the laboratory-to-life transition of biotechnology. In this thesis, various 3D printed platforms are developed from a biotechnology perspective to generate advanced platforms as solutions for real-life problems. The first chapter of this thesis introduces the study's key concepts. The second chapter presents an optimized protocol to produce 3D cell culture spheroids from mammalian cells. Here, the formation and characterization of 3D printed master molds assist drug testing spheroids with an artificial intelligence (AI) supported characterization algorithm. The third chapter introduces a 3D printed microfluidic ultrafiltration platform design, production, and utilization for outer membrane vesicle (OMV) and extracellular vesicle (EV) isolation, which case studies explain. Then, the fourth chapter presents microplastic sample refinement with a 3D printed ultrafiltration chip. The fifth and sixth chapters also show 3D printed microneedle platforms for their ability to retrieve nucleic acids from plant samples and collect interstitial fluid (ISF) from skin-mimicking platforms. The final chapter of this thesis presents concluding remarks and future directions for adopting 3D printing in biotechnology.
Benzer Tezler
- Üç boyutlu biyobaskı teknolojisinin yağ doku kaynaklı mezenkimal kök hücreler üzerindeki oksidatif strese etkisi
The effect of three dimensional bioprinting technology on oxidative stress of adipose-derived mesenchymal stem cells
DAMLA ALKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
BiyolojiAnkara ÜniversitesiKök Hücre ve Yenileyici Tıp Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DOÇ. DR. AÇELYA YILMAZER AKTUNA
- Üç boyutlu yazıcı ile jelatin bazlı yara örtüsü geliştirilmesi
Development of gelatin-based wound dressing with three-dimensional printer
ESRA GİRGİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
BiyoteknolojiSakarya ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MAHMUT ÖZACAR
PROF. DR. OĞUZHAN GÜNDÜZ
- Kınakına ekstresi ve Arap zamkı içeren fonksiyonel yara örtülerinin elektrosprey ve 3B baskı yöntemleri ile geliştirilmesi
Development of functional wound dressings containing Cinchona extract and gum Arabic using electrospraying and 3D printing techniques
CEYLAN BÜYÜKTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
BiyoteknolojiYıldız Teknik ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AZİME ERARSLAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ SİNEM KOÇER
- Işık uyaranıyla hazırlanan hidrojellerin sferoid temelli biyomürekkep olarak geliştirilmesi
Development of light-stimulated hydrogels as spheroid-based bioink
ALİME SARIKAYA
Doktora
Türkçe
2026
Polimer Bilim ve TeknolojisiBezm-İ Alem Vakıf ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
PROF. DR. DENİZ CEYLAN
- Eriyik elektroyazdırma (melt electrowriting) tekniği ile 3 boyutlu hücre kültürü iskelelerinin geliştirilmesi
Development of 3D cell culture scaffolds by melt electrowriting technique
ONUR SAMET YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstinye ÜniversitesiKök Hücre ve Doku Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN DARICI