عنوان پایان‌نامه
ساخت و استفاده از بیوسنسورهای الکتریکی بر پایه نانو ساختارهای سیلیکونی و کربنی جهت تشخیص سلولهای تهاجمی سرطانی
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-الکترونیک- تکنولوژی نیمه هادی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2559;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 65632
- تاریخ دفاع
- ۰۲ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- هانی شعشعانی
- استاد راهنما
- سیدشمس ا لدین مهاجرزاده, محمد عبدالاحد
- چکیده
- شناسایی سلول های تهاجمی سرطانی درون تومورهای خوش خیم، یکی از چالش های اساسی در تشخیص مرحله سرطان بر روی بیمار تحت بافت برداری کلینیکی است. ما در این پژوهش، طراحی و ساخت حسگرهای زیستی بر پایه نانوساختارهای سیلیکنی که قابلیت تشخیص تعداد بسیار کمی از سلول های تهاجمی سرطانی روده (SW-48 ) در مخلوطی از محلول کشت شامل سلول های اولیه سرطان روده ( HT29 ) را دارد، بدون استفاده از شناساگر های بیوشیمیایی را انجام داده ایم. تغییر ظاهری در فاز امپدانس الکتریکی در حضور حدود پنج درصد سلول های تهاجمی در کل نمونه که مابقی آن سلول های خوش خیم بوده است، مشاهده شده است. نفوذ میدان الکتریکی همانند عبور جریان از درون سلول های تهاجمی سرطانی متفاوت با سلول های خوش خیم است که دلیل آن وجود تفاوت در پارامترهای دی الکتریک غشای سلول است. پدیده پراکندگی بتا به عنوان یکی از خواص ذاتی بیوالکتریکی غشای سلول در ممانعت از عبور جریان ناشی از میدان تحریک شده در رنج چند ده کیلوهرتز یک پارامتر اساسی و مهم در روش تشخیص به کار برده در این پژوهش است. این پارامتر می تواند اطلاعات عمیقی در رابطه با خواص دی الکتریکی و شرایط پاتولوژیک سلول قبل و بعد از تبدیل شدن به سلول تهاجمی سرطانی را آشکار نماید. نانوساختارهای سیلیکنی (نانوخارهای سیلیکنی) که بدلیل آلایش نوع n از لحاظ الکتریکی فعالند، بدلیل اتصالات در ابعاد نانو با غشای سلول، می تواند ایجاد کوچکترین تغییرات در جریان را به علت حضور سلول های تهاجمی سرطانی، بر روی الکترود های حسگر زیستی شناسایی نمایند. نتایج تجربی آزمایش ها نشان می دهد که میکروالکترودهای سیلیکنی که فاقد این نانوساختارهای آلاییده، توانایی تشخیص درجه سرطانی سلول های چسبیده شده به این حسگر زیستی را ندارند.
- Abstract
- Detection of rare metastatic cells within a benign tumor is a key challenge to diagnose the cancerous stage of the patients tested by clinical human biopsy or Pap smear samples. We have fabricated and tested a nanograssed silicon based bioelectronic device with the ability of detecting a few human colon invasive cancer cells (SW48) in a mixed cell culture of a primary cancerous colon cells (HT29) without any biochemical labels. A discernible impedance change was elicited after the presence of 5% metastatic cells in whole benign sample. The electric field penetration as well as current flow to metastatic cells is different from benign ones due to their different membrane dielectric parameters. Beta dispersion as one of intrinsic bioelectrical properties of the cell membrane in blocking the stimulating current flow in the range of kHz is the specific parameter involve in our diagnosis approach. It can reflect depth information about the dielectric properties and the pathological condition of a cell before and after metastatic transformation. Electrically active doped silicon nanograss structures owing their superior nanocontacts with cells membrane can detect any slight variations in current being originated from the presence of rare metastatic cells on the surface of the sensing electrode. The experimental results revealed that bare doped silicon microelectrodes are incapable of resolving different grades of attached cells.
