عنوان پایان‌نامه
جداسازی ذرات زیستی با استفاده از دی الکتروفورسیس
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-الکترونیک- تکنولوژی نیمه هادی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2825;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 71394
- تاریخ دفاع
- ۰۹ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- محسن هاجری
- استاد راهنما
- مرتضی فتحی پور
- چکیده
- یکی از کاربردهای مهم سامانه های ریز سیالاتی جداسازی ذرات و سلول ها می باشد. از بین این روش ها آزمایشگاه بر روی تراشه در مرکز توجه محققین قرار گرفته است . در این پایان نامه به چگونگی طراحی و ساخت تراشه ای برای جدا سازی ذرات و به خصوص سلول های بنیادی پرداخته شده است. نشان داده ایم که تراشه های مبتنی بر دی الکتروفورسیس نارسانای DC موجب آبکافت بافر و ناپیوستگی در فرآیند جداسازی می گردد و این خود موجب کاهش طول عمر مفید عملکرد تراشه می شود. لذا ساختاری نوین بر اساس تغییرات پیوسته ی نیروی دی الکتروفورسیس طراحی و ساخته شده است که مشکل آّبکافت بافر و ناپیوستگی در فرآیند جداسازی را مرتفع می نماید. مدلی برای فرایند جداسازی ارائه گردیده و طراحی و شبیه سازی به کمک نرم افزار چند فیزیکه COMSOL تایید گردیده است. به علاوه به کمک شبیه سازی نشان داده شده است که با استفاده از الکترودهای پله ای به جای الکترودهای مورب خطی در ساختار اخیر ، ذرات را می توان با دقت بالاتری از یکدیگر جدا نمود. این ساختار ها توانایی جداسازی برای بازه ی بزرگی از ذرات را با دقت بسیار بالا دارند و برای ذراتی غیر از سلول های بنیادی نیز قابل استفاده اند. همچنین به معرفی ساختار جدیدی پرداخته شده است که بر اساس شتاب ذرات مختلف در میدان الکتریکی متغیر برای جداسازی ذرات زیستی عمل می نماید. نشان داده شده است که از این ایده برای جداسازی ذرات ریز می توان استفاده نمود. ساختار های ارائه شده توانایی جداسازی سلول های بنیادی از سلول های تمایز یافته، جداسازی ترکیب های مختلف سلولی خون از یکدیگر و همچنین دیگر ذرات زیستی را دارا می باشند. در این پایان نامه برای مدل سازی سلول های بنیادی در آزمون های عملی از ذرات پلی استایرن استفاده شده است. ساختار مبتنی بر تغییرات پیوسته ی نیروی دی الکتروفورسیس، منجر به زمان کارکرد بیشتر افزاره در طی فرآیند ، دقت بالاتر و جداسازی با جریان پیوسته ی سیال را میسر می شود. ساختار با تغییرات پله ای علاوه بر امتیازات ساختار قبلی دارای قابلیت تنظیم و دقت جداسازی بسیار بالاتری نسبت به آن می باشد.
- Abstract
- Separation is the main subject in the lab on chip technology. By employing microfluidics technology, simple and low cost method has been introduced. Among these methods lab on chip (LOC) has become center of focus for many researchers. One In this thesis, a chip is introduced for separating particles (especially stem cells). It has been shown that DC-DEP chips causes electrolysis in the buffer and discontinuity in separation process thus the application these devices are limited. Thus a novel structure is introduced based on continuous variation of DEP force, designed and fabricated. In this structure, electrolysis of the buffer does not occur and stem cells are separation in a continuous flow. The process has been modeled and numerically simulated, the results of which certify the design. Furthermore simulations results show stepwise slope electrodes can provide higher separation resolution. This modified structure can achieve high resolution for a wide range of stem cell sizes. All structures introduced here, can separate other micro particles too. Finally, a microfluidic particle accelerator has been introduced which operates based on change in electric field. Particle separation is one of the accelerator applications. Separation of stem cells from differentiated cell, different blood cell composition and other particles composition can be carried out in present chips. In this thesis we use poly styrene micro sphere to simulate stem cell in experiments approach. The structure that operates based on continuous variation of DEP force achieves longer operating time, higher separation performance than DC-DEP devices. Also separation in continuous flow regime is another advantage of this device. Modified structure (i.e. the device with stepwise sloped electrodes) not only has all of these advantages but also provides for accepting a wide range of particle sizes at the inlet and can be designed for every particle composition.
