Σχεδιασμός διάταξης για την αυτοματοποίηση μικροσκοπίου φθορισμού

Theodoropoulos, Antonios; Θεοδωρόπουλος, Αντώνιος

dc.contributor.author	Theodoropoulos, Antonios	en
dc.contributor.author	Θεοδωρόπουλος, Αντώνιος	el
dc.date.accessioned	2015-12-01T10:12:07Z
dc.date.available	2015-12-01T10:12:07Z
dc.date.issued	2015-12-01
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/41711
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.9883
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Fluorescence	el
dc.subject	Microscopy	el
dc.subject	Automation	el
dc.subject	High-Precision	el
dc.subject	XY stage	el
dc.subject	Φθορισμός	el
dc.subject	Μικροσκόπια	el
dc.subject	Αυτοματοποίηση	el
dc.subject	Μιρκοσκοπία	el
dc.subject	Απεικόνιση	el
dc.subject	High-Throughput	el
dc.title	Σχεδιασμός διάταξης για την αυτοματοποίηση μικροσκοπίου φθορισμού	el
heal.type	bachelorThesis
heal.secondaryTitle	Design of parts for the automation of fluorescence microscope	en
heal.generalDescription	Στη παρούσα διπλωματική γίνεται αυτοματοποίηση μερών ενός μικροσκοπίου φθορισμού. Πιο συγκεκριμένα γίνεται σχεδιασμός και κατασκευή τριων εξαρτημάτων. Γίνεται αυτοματοποίηση του διαφράγματος της λάμπας υδραργύρου, του φορέα έδρασης των οπτικών φίλτρων και της αντικειμενοφόρου βάσης. Το διάφραγμα μπλοκάρει τη δέσμη, ο φορέας αλλάζει τα φίλτρα και η βάση κινείται με μεγάλη ακρίβεια (=10 μm) σε όλο το εύρος κίνησης των δειγμάτων. Γίνεται ο προγραμματισμός της παραπάνω διάταξης και η διαμόρφωση γραφικού περιβάλλοντος ελέγχου της	el
heal.classification	Εμβιομηχανική	el
heal.classification	Bioengineering	el
heal.classificationURI	http://id.loc.gov/authorities/subjects/sh85014134
heal.classificationURI	http://lod.nal.usda.gov/187774
heal.language	el
heal.language	en
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2015-10-15
heal.abstract	Η μικροσκοπία φθορισμού είναι ένα σημαντικό εργαλείο στη σύγχρονη βιολογία και ιατρική. Ο φθορισμός είναι ένα οπτικό φαινόμενο, κατά το οποίο συγκεκριμένα φθορίζοντα μόρια, αφού διεγερθούν από φως συγκεκριμένου μήκους κύματος, εκπέμπουν φως διαφορετικού μήκους κύματος. Στην μικροσκοπία φθορισμού το σήμα από φθορίζοντα μόρια (είτε ενδογενή είτε εξωγενή όπως βαφές, αντισώματα, φθορίζουσες πρωτεΐνες) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την μελέτη μακρομορίων, κυτταρικών δομών και κυτταρικών λειτουργιών σε μονιμοποιημένα ή ζωντανά κύτταρα, σε μονιμοποιημένα κομμάτια ιστών, ακόμα και σε ζωντανά ζώα. Η συστημική βιολογία είναι η επιστήμη που προσεγγίζει τις κυτταρικές λειτουργίες σαν σύστημα. Γίνεται εκτέλεση πολλών πειραμάτων προκειμένου να μετρηθεί η απόκριση του κυτταρικού συστήματος σε ευρύ φάσμα διεγέρσεων. Μέχρι στιγμής, τα δεδομένα που χρησιμοποιούνται στο εργαστήριο Εμβιομηχανικής και Συστημικής Βιολογίας του ΕΜΠ είναι κυρίως πρωτεομικά, τα οποία περιγράφουν την έκφραση και κατάσταση συγκεκριμένων πρωτεϊνών σε μια ομάδα κυττάρων. Από την άλλη, η μικροσκοπία φθορισμού παρέχει την δυνατότητα μέτρησης της έκφρασης πρωτεϊνών και δομών με υψηλή χωρική και χρονική δειγματοληψία, ακόμα και να ποσοτικοποιήσει την έκφραση σε κάθε κύτταρο ξεχωριστά (κυτταρομετρία). Τα δεδομένα αυτά έχουν την δυνατότητα να συμπληρώσουν τα πρωτεομικά δεδομένα σε μελέτες συστημικής βιολογίας. Ένας μελλοντικός συνδυασμός πρωτεομικής με μικροσκοπία θα παρέχει την δυνατότητα μελέτης πολλών δειγμάτων, πολλών πρωτεϊνών, μεγάλης ευαισθησίας, χωρικής δειγματοληψίας, και χρονικής δειγματοληψίας μέσω πειραμάτων σε ζωντανά κύτταρα. Το κύριο εμπόδιο για την εφαρμογή μικροσκοπίας στην συστημική βιολογία είναι ο μεγάλος αναγκαίος αριθμό πειραμάτων. Αυτό κάνει δύσκολη και κουραστική την διεξαγωγή τους από έναν χρήστη σε ένα μη-αυτοματοποιημένο μικροσκόπιο, αυξάνοντας πιθανότητες σφαλμάτων. Είναι επιτακτική η ανάγκη χρήσης αυτοματοποιημένων μικροσκοπίων φθορισμού, τα οποία μπορούν να απεικονίσουν εκατοντάδες δείγματα με ελάχιστη ανθρώπινη παρουσία. Τα εμπορικά διαθέσιμα αυτόματα μικροσκόπια φθορισμού έχουν μεγάλες δυνατότητες, όμως είναι απαγορευτικά ακριβά. Από την άλλη, το εργαστήριο Εμβιομηχανικής έχει ένα απλό μικροσκόπιο φθορισμού, το οποίο όμως δεν παρέχει λειτουργίες αυτοματοποίησης. Η παρούσα διπλωματική μελετά τον σχεδιασμό διατάξεων για την αυτοματοποίηση του μικροσκοπίου φθορισμού του εργαστηρίου Εμβιομηχανικής και Συστημικής Βιολογίας του ΕΜΠ. Σχεδιάζονται διατάξεις για την αυτοματοποίηση τριών βασικών λειτουργειών: του διαγράγματος της λάμπας υδραργύρου, του φορέα των οπτικών φίλτρων και της αντικειμενοφόρου βάσης. Παρέχεται χαρακτηρισμός της ακρίβειας κίνησης της βάσης, και παρουσιάζεται μια απλή εφαρμογή απεικόνισης ζωντανών κυττάρων λευχαιμίας JJN3. Η αυτοματοποίηση των παραπάνω τριών λειτουργειών επιτρέπει κυρίως την εκτέλεση δεκάδων πειραμάτων απεικόνισης χαμηλής μεγέθυνσης σε μονιμοποιημένα κύτταρα και τομές ιστών. Τέλος, παρουσιάζονται τα επόμενα βήματα, ώστε το μικροσκόπιο να αυτοματοποιηθεί παραπάνω, επιτρέποντας την απεικόνιση σε υψηλή ανάλυση, ή την απεικόνιση ζωντανών κυττάρων.	el
heal.abstract	Fluorescence microscopy is an important tool in modern biology and medicine. Fluorescence is the optical phenomenon where fluorescent molecules, after being excited by light of a particular wavelength, emit light of a different wavelength. In fluorescence microscopy the signal that is coming from fluorescent molecules (either endogenous or exogenous like dyes, antibodies, fluorescent proteins) can be used in the study of macromolecules, cellular structures and cellular functions in fixed or living cells, in fixed tissues even in living animals. Systems biology is the science that studies the cell functions as a system. The response of the cellular system is measured via high-throughput and multiplex covering a wide range of signals and stimuli. So far, the biomechanics and systems biology laboratory of NTUA have focused in proteomic experiments studying the expression and the state of individual proteins in a cell group. On the other hand, fluorescence microscopy allows the measurement of protein expression and structures with high spatial and temporal sampling, even to quantify the expression of each cell separately (cytometry). These data can be used to complement the proteomic data in systems biology studies. A prospective combination of proteomic experiments with fluorescent microscopy could allow the study of many samples, many proteins at high sensitivity with spatial and temporal sampling through experiments in living cells. The main obstacle in the implementation of microscopy in systems biology is the large number of experiments necessary. This makes it difficult and tedious to perform for a single user in a non-automated microscope leading to increased error probability. There is an urgent need for automated fluorescence microscopes, which can screen hundreds of samples with minimal human presence. Commercially available automatically fluorescent microscopes have great potentials, but they are prohibitively expensive. On the other hand, the biomechanics laboratory has a simple fluorescence microscope, which does not provide automated functions. This thesis is focused in designing a system for the automation of the laboratory's fluorescent microscope. Three key parts of the system have been automated. The shutter of the mercury lamp, the body of the optical filters and the slide base. Also the precision motion of the base is calibrated. The automation of these three main functions allows the execution of dozens of experiments low magnification imaging in fixed cells and tissue sections. Here, a simple application imaging live cell leukemia JJN3 is being presented. Finally, the next steps in order to automate the imaging in high resolution, and also of living cells, are presented.	en
heal.advisorName	Αλεξόπουλος, Λεωνίδας	el
heal.committeeMemberName	Προβατίδης, Χριστόφορος	el
heal.committeeMemberName	Τσαγγάρης, Σωκράτης	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανολόγων Μηχανικών. Τομέας Μηχανολογικών Κατασκευών και Αυτομάτου Ελέγχου. Εργαστήριο Εμβιομηχανικής και Συστημικής Βιολογίας	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	144 σ.
heal.fullTextAvailability	true