Ενσωμάτωση αισθητήρων σε μικρορευστονικές διατάξεις οργάνου σε ψηφίδα

Βαλαδώρου, Δήμητρα; Valadorou, Dimitra

dc.contributor.author	Βαλαδώρου, Δήμητρα	el
dc.contributor.author	Valadorou, Dimitra	en
dc.date.accessioned	2023-05-12T08:11:48Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/57683
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.25380
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Μικροσυστήματα και Νανοδιατάξεις”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
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	Όργανο-σε-ψηφίδα	el
dc.subject	PCB	en
dc.subject	PDMS	en
dc.subject	Aνοσοαισθητήρες	el
dc.subject	Hλεκτροχημικοί βιοαισθητήρες	el
dc.subject	Iντερλευκίνη 6	el
dc.title	Ενσωμάτωση αισθητήρων σε μικρορευστονικές διατάξεις οργάνου σε ψηφίδα	el
dc.title	Sensors integrated in Organ-on-a-Chip microfluidic platforms	en
heal.type	masterThesis
heal.classification	Μικρορευστονική	el
heal.dateAvailable	2024-05-11T21:00:00Z
heal.language	el
heal.access	embargo
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-04-29
heal.abstract	Οι προκλινικές μελέτες για την ανάπτυξη φαρμάκων περιλαμβάνουν δύο είδη πειραμάτων: κυτταροκαλλιέργεια και μελέτες σε ζώα. Δυστυχώς τα αποτελέσματα των δύο αυτών μεθόδων παρουσιάζουν θεμελιώδεις περιορισμούς ως προς την ομοιότητα του κυτταρικού μικροπεριβάλλοντος έναντι αυτού στον ανθρώπινο οργανισμό με αποτέλεσμα να μην μπορούν να προβλέπουν πάντα τις ανθρώπινες κυτταρικές αποκρίσεις. Το όργανο σε ψηφίδα (organ-on-chip - OοC) μπορεί να είναι μια καλή λύση καθώς χρησιμοποιεί ανθρώπινα κύτταρα, όπως ένα πραγματικό ανθρώπινο όργανο, και προσομοιάζει το μικρορευστονικό περιβάλλον στο οποίο βρίσκονται. Η τεχνολογία OοC είναι πολλά υποσχόμενη στη μίμηση της πολυπλοκότητας των ιστών και για τον λόγο αυτό είναι αναγκαία και πολύτιμη η συνεχής σε πραγματικό χρόνο παρακολούθηση των κυττάρων. Ωστόσο, ένας από τους μεγαλύτερους περιορισμούς της ΟοC τεχνολογίας είναι η έλλειψη βιοαισθητήρων ενσωματωμένων πάνω στην μικρορευστονική ψηφίδα οι οποίοι να παρέχουν συνεχώς πληροφορίες για αλλαγές στο περιβάλλον των κυττάρων. Απώτερος στόχος αυτής της εργασίας είναι η άρση αυτού του περιορισμού. Ένα όργανο που συχνά επηρεάζεται από τα φάρμακα είναι τα νεφρά, που αποτελούν το δεύτερο στόχο φαρμάκων και χημικών μετά το ήπαρ, καθώς εκεί γίνεται η αποβολή των φαρμάκων από τον ανθρώπινο οργανισμό. Για τον λόγο αυτό εστιάσαμε σε μελέτες σχετικές σε μικρορευστονικά συστήματα νεφρού σε ψηφίδα και κατασκευάσαμε μικρορευστονική διάταξη εμπνευσμένη από αυτές τις μελέτες με την μέθοδο της μαλακής λιθογραφίας σε PDMS, με μήτρα κατασκευασμένη με τη μέθοδο της φωτολιθογραφίας σε PCB. Πιο συγκεκριμένα, η κατασκευασμένη από PDMS ψηφίδα αποτελείται από ένα μικροκανάλι όπου θα γίνεται η καλλιέργεια των νεφρικών κυττάρων και από μια δεξαμενή θρεπτικού μέσου που διαχωρίζονται από μια πορώδη πολυεστερική μεμβράνη πάνω στην οποία μπορούν να καλλιεργηθούν τα κύτταρα. Η ενσωμάτωση του βιοαισθητήρα γίνεται σε μικροκανάλι PDMS το οποίο μπορεί να συνδεθεί σε σειρά με την OoC πλατφόρμα ώστε να αποφευχθεί διατάραξη των κυττάρων. Έτσι, το θρεπτικό υγρό που θα περνάει από την OoC πλατφόρμα και συνεπώς από τα κύτταρα στη συνέχεια θα διέρχεται από το μικροκανάλι του βιοαισθητήρα, καθιστώντας δυνατή την άμεση και σε πραγματικό χρόνο ανίχνευση πρωτεϊνών που εκκρίνονται από τα κύτταρα στο θρεπτικό μέσο. Ο βιοαισθητήρας που μελετάται ανήκει στην ομάδα των ηλεκτροχημικών ανοσοαισθητήρων και στοχεύει στην ανίχνευση πρωτεϊνών, όπως η ιντερλευκίνη 6 (IL-6). Η πρωτεΐνη αυτή, που ανιχνεύουμε για πρώτη φορά με αυτούς τους αισθητήρες, αποτελεί γνωστό βιοδείκτη φλεγμονής στα ανθρώπινα βιολογικά υγρά. Στην εργασία αυτή, αρχικά έγινε βελτιστοποίηση του πρωτοκόλλου ανίχνευσης της ιντερλευκίνης 6 με ενζυμική ανοσοχημική μέθοδο προσδιορισμού (ELISA). Στην συνέχεια, ο προσδιορισμός μεταφέρθηκε στον ηλεκτροχημικό ανοσοαισθητήρα το τσιπ του οποίου αποτελείται από μικροκανάλι με ενσωματωμένα τρία ζεύγη ηλεκτροδίων όπου και γίνεται η ανίχνευση της IL-6, μέσω μέτρησης της αντίστασης. Το τσιπ σχεδιάζεται στο ΙΝΝ και κατασκευάζεται κατά μεγάλο μέρος στη βιομηχανία PCBs, ενώ στο εργαστήριο προσθέτουμε αναγμένο οξείδιο του γραφενίου (rGO) μεταξύ των ηλεκτροδίων. Πάνω στο rGO, ακινητοποιείται αντίσωμα (σαν βιοχημικός υποδοχέας) έναντι της IL-6 με δύο μεθόδους: α) με απευθείας προσρόφησή του στην επιφάνεια και β) με χρήση του συμπλόκου στρεπταβιδίνης-βιοτίνης. Οι πρωτεΐνες ακόμα και σε πολύ χαμηλές συγκεντρώσεις εμφανίζουν υψηλή εξειδίκευση έναντι των αντισωμάτων που έχουν αναπτυχθεί για αυτές, επομένως είναι δυνατή η ειδική δέσμευση και ανίχνευση της IL-6 στην επιφάνεια του αισθητήρα, μέσω μέτρησης της μεταβολής της αντίστασης του rGO. Συστηματική πτώση της αντίστασης ανάλογη της συγκέντρωσης της IL-6 στο διάλυμα παρατηρήθηκε για συγκεντρώσεις IL-6 της τάξης των μg/ml. Ωστόσο, για να γίνει εφικτή η ανίχνευση της IL-6 σε συγκεντρώσεις που είναι διαγνωστικά χρήσιμες (της τάξης των pg/ml) απαιτείται περαιτέρω βελτιστοποίηση της ευαισθησίας του βιοαισθητήρα.	el
heal.advisorName	Τσερέπη, Αγγελική	el
heal.committeeMemberName	Τσερέπη, Αγγελική	el
heal.committeeMemberName	Χατζανδρούλης, Σταύρος	el
heal.committeeMemberName	Κόκκορης, Γεώργιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.fullTextAvailability	false