مقدمه
اهداف
جهت دستیابی به اهداف زیر، به شبیهسازی و ساخت افزاره میکروفلویئدیکی مبتنی بر نانوساختارهای اکسید فلزی پرداخته میشود؛
1. جداسازی سلولهای سرطانی و جمعآوری آنها
2. به دام اندازی سلولهای بیولوژیکی بر پایه چسبندگی الکترواستاتیکی
3. فراهم سازی بستر تشخیص برپایه اکسید فلزی با طراحی آسان و ازران
4. جداسازی و به دام اندازی سلول های سرطانی بدون نیاز به برچسب و نشانگر زیستی
5. قابلیت یکپارچه سازی با سایر اقسام آماده سازی نمونه بیولوژیکی
مراحل انجام طرح
1. طراحی و شبیهسازی مایکروکانالهای مبتنی بر دی اکتروفورسیس
2. بررسی حرکت سلولها سرطانی و سلولهای عادی در مایکرو کانالها
3. مطالعه نانوساختارهای اکسید فلزی مناسب برای به دام اندازی سلولهای سرطانی
5. ساخت افزاره مایکروفلویئدیکی و تست نمونه خونی با هدف جداسازی سلولهای سرطانی از سلولهای عادی
6. تست طیف امپدانسی برای سلولهای سرطانی چسبیده شده به منظور تشخیص مرحله سرطان
مشخصات فنی و خروجی های طرح
در این پژوهش، افزاره مایکروفلویئدیکی پیشنهادی شامل؛ دو ورودی ( یکی برای ورود سلولها و دیگری برای ورود بافر)، سه خروجی و الکترودهای دیوارهای میباشد. کانال اصلی افزاره به طول mm 4 و عرض μm 100 میباشد. الکترودهای افزاره از جنس طلا در نظر گرفته شدهاند که به صورت تفاضلی بایاس می شوند. این ویژگیها منجر به حرکت سلولها در وسط کانال و به سمت جلو میشوند. دو خروجی در اواسط کانال برای خروج سلولهای سرطانی و یک خروجی در انتهای کانال برای جمعآوری سایر سلولهای خونی شامل گلبولهای قرمز و سفید در نظر گرفته میشوند. با در نظر گرفتن ولتاژهای تفاضلی برای الکترودها، امکان کاهش ولتاژ اعمالی تا 2 ولت فراهم میشود که منجر به کاهش انرژی مصرفی افزاره می شود.
به منظور افزایش راندمان افزاره و دقت تشخیص مرحله سرطان، بستر محل جمعآوری سلولهای سرطانی از نانوساختارهای اکسید فلزی مناسب پوشیده میشود. این بستر با طرحهای بهینه الگو شده که منجر به افزایش تعداد و میزان چسبندگی سلولهای سرطانی میشود. میزان چسبندگی سلولهای سرطانی بر روی نانوساختارها با تصاویر میکروسکوپ الکترونی بررسی میشود. در این مرحله پس از تست چسبندگی سلولها در مدت زمانهای مختلف، تست طیف امپدانسی برای مشخص کردن مرحله سرطان انجام می پذیرد. طراحی منحصر به فرد این افزاره و پتانسیل الکترودهای آن، امکان استفاده این افزاره برای انواع مختلف سرطان را فراهم میآورد. با توجه به ویژگیهای سلولهای سرطانی مختلف، با تغییر ولتاژ اعمالی، سلولهای سرطانی جداسازی و جمعآوری میشود.