Ανάπτυξη βιοαισθητήρων χωρητικότητας με Laser για ανίχνευση μολύβδου

Abstract

Η περιβαλλοντική μόλυνση έχει προσελκύσει την προσοχή της επιστημονικής κοινότητας τα τελευταία χρόνια, λόγω της υψηλής επιπτώσης της στην υγεία των ανθρώπων. Έτσι, πολλές έρευνες έχουν διεξαχθεί προκειμένου να βρεθούν τρόποι ανίχνευσης διαφόρων περιβαλλοντικών μολυντών. Στην έρευνα αυτή, ειδικά συστήματα ανίχνευσης, βιοαισθητήρες, έχουν αναπτυχθεί, τα οποία πρέπει να είναι ιδιαίτερα επιλεκτικά στον εντοπισμό της ουσίας προς μελέτης (μολυντής) και ταυτόχρονα να είναι εμπορεύσιμα. Ωστόσο, η διαδικασία δημιουργίας ενός βιοαισθητήρα είναι πολύ απαιτητική. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τη συνεργασία πολλών επιστημονικών πεδίων, όπως μικροτεχνολογία, βιολογία, χημεία κλπ., ώστε να παρθούν τα καλύτερα δυνατά αποτελέσματα. Στην εργασία αυτή, έγινε χρήση Nd:YAG λέιζερ (4η αρμονική, 266nm). Η τεχνική εκτύπωσης LIFT μελετήθηκε ως προς την ικανότητα εναπόθεσης βιοϋλικών για περιβαλλοντικούς αισθητήρες χωρίς την καταστροφή της βιο-λειτουργικότητας του υλικού προς εναπόθεση. Αρχικά, για την κατανόηση της τεχνικής LIFT δίνεται αναλυτική περιγραφή της διάταξης και της λειτουργίας των κάθε της στοιχείων. Ως προς το πειραματικό μέρος, η διπλωματικη εργασία χωρίζεται σε τρία μέρη με μεγαλύτερη βάση στην ανίχνευση του μολύβδου. Στο πρώτο μέρος γίνεται αναφορά σε πειράματα πάνω σε ιατρικές εφαρμογές για την ανίχνευση ατελειών στην ολιγονουκλεοτιδική αλυσίδα μέσω της υβριδοποίησης τους. Στο δέυτερο μέρος γίνεται αναφορά σε πειράματα πάνω στην ανίχνευση του μολύβδου με την χρήση ολιγονουκλεοτιδικών αλυσίδων μέσω της υβριδοποίησης τους για περιβαλλοντικούς σκοπούς. Τέλος, στο τρίτο μέρος παρουσιάζονται έξτρα πειράματα που πραγματοποιήθηκαν κατά την διάρκεια της διπλωματικής εργασίας, τα οποία βασίζονταν στη μελέτη του χρόνο ζωής των θυλακοειδών μεμβρανών για περιβαλλοντικές εφαρμογές. Στο τέλος αυτής της εργασίας παρουσιάζονται τα συμπεράσματα με βάση τα αποτελέσματα.

Environmental pollution has attracted the attention of the scientific society these past years because of its high impact on human lives. Thus, many researches have been carried out in order to find ways to detect various environmental pollutants. In the research of these pollutants, biosensing tools have been developed, which are required to be highly selective in their detection and simultaneously commercial friendly. However, the process of creating a biosensor is very requiring. This has as a result the cooperation of many scientific fields, such as microtechnology, biology, chemistry etc., in order to get the best possible results. In this work, Nd:YAG laser (266nm wavelength) was used. The laser induced forward transfer (LIFT) was studed in order to examine its capability to deposit biomaterials on environmental sensors, without destroying the bio-functionality of the material. First of all, a detailed description of the LIFT set up and its elements’ function is given in order to make the LIFT technique understandable. As for the experimental part, this thesis is divided into three parts with emphasis on the detection of lead. In the first part, there are experiments for medical applications, which detect defects in the oligonucleotide strands through their hybridization. In the second part, there are experiments for environmental applications, which detect heavy metals and especially lead through the hybridization of oligonucleotide strands. Finally, in the third part, further experiments conducted during this thesis are presented. These experiments were also for environmental applications and were based on the study of the life time of the thylakoids membranes. At the end of this thesis conclusions are presented based on the results.