Μελέτη και Κατασκευή μικροροϊκής πλακέτας εκτέλεσης βιολογικών πρωτοκόλλων

Abstract

Η αυξανόμενη ανάγκη εκτέλεσης βιολογικών πρωτοκόλλων για την ανίχνευση πρωτεϊνών έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη αυτοματοποιημένων διατάξεων για την εκτέλεσής τους. Η χρήση μικροδιατάξεων ενδείκνυται για αυτές τις εφαρμογές, γιατί παρουσιάζει μεγάλη ευελιξία και καλύτερα αποτελέσματα. Στην παρούσα διπλωματική μελετήθηκαν τα επικρατέστερα και πιο διαδεδομένα συστήματα εκτέλεσης βιολογικών πρωτοκόλλων όπως και τα υπάρχοντα βιολογικά πρωτόκολλα, για τον προσδιορισμό των καλύτερων χαρακτηριστικών ενός μικροσυστήματος εκτέλεσης βιολογικών πρωτοκόλλων όπως επίσης και το καταλληλότερο πρωτόκολλο εκτέλεσης με στόχο τη βέλτιστη λειτουργία και τα καλύτερα δυνατά αποτελέσματα. Μελετήθηκε και δημιουργήθηκε μία πλακέτα μικροροϊκής διαχείρισης αντιδρώντων (lab-on-a-chip) για την εκτέλεση βιολογικού πρωτοκόλλου ανίχνευσης πρωτεϊνών. Σχεδιάστηκαν μελετήθηκαν και αναπτύχθηκαν μέθοδοι αποκοπής και κατεύθυνσης της ροής αντιδρώντων στο ροϊκό κύκλωμα χωρίς την χρήση μηχανικών μερών (παθητικά στοιχεία κυκλώματος) ώστε το παρόν microfluidic chip να είναι ικανό να λειτουργήσει σε εφαρμογές εκτός εργαστηριακού περιβάλλοντος (point of care systems). Μελετήθηκαν και εφαρμόστηκαν διάφοροι μέθοδοι αποτύπωσης και σφράγισης του κυκλώματος με στόχο να παραχθεί μια αξιόπιστη και οικονομική λύση που θα μπορεί να αποτελέσει τον πυρήνα ενός micro-total-analysis-system.

The increasing need to implement and execute a large variety of biochemical assays, in order to detect t proteins has led to the development of a great number of automated devices with the ability to execute complex biochemical reactions. The use of microfabricated devices is ideal for this kind of applications, because they present a lot of flexibility in their use and better results throughout. In this diploma thesis the most popular assays and devices where studied and compared in order to find the most suited biological assay and the best characteristics of a microdevice. A microfluidic lab-on-a-chip microanalalysis system was designed and fabricated capable of executing a large amount of biological assays specifically ELISA for the detection of proteins. Methods of passive fluid handling where designed and implemented, superhydrophobic microvalves and UV activated shut-off valves, in order for the final microfluidic chip to be as autonomous and energy efficient as possible. The passive control and the design of the chip make it a point of care system, capable of operating outside a laboratorial environment. A large variety of different imprint and sealing methods where studied and executed, under the process of finding a reliable and efficient solution to make a large number of microfluidic chips to be the core of a point-of-care micro-total-analysis system to detect proteins