شماره راهنما :
1901 دكتري
پديد آورنده :
باراني، عليرضا
عنوان :
توسعه و تجهيز يك ميكروكانال تركيبي آلومينيوم- PDMS براي كنترل حركت ذرات به كمك امواج فراصوتي
گرايش تحصيلي :
ساخت و توليد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
چهارده، 103 ص.: مصور (رنگي)، جدول، نمودار
استاد راهنما :
پيمان مصدق
استاد مشاور :
شقايق حق جوي جوانمرد، محسن ثقفيان، شاهرخ سپهري رهنما
توصيفگر ها :
ميكروفلويديك , آكوستوفلويديك , امواج فراصوتي , آكوستيك , جداسازي , ميكروكانال
استاد داور :
احمدرضا پيشه ور، عليرضا فدائي تهراني، پروانه نيك پور، مهدي مقيمي زند
تاريخ ورود اطلاعات :
1401/02/20
رشته تحصيلي :
مهندسي مكانيك
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1401/02/20
چكيده فارسي :
يكي از روشهاي تشخيص سرطان، جداسازي سلولهاي سرطاني از خون و انجام كارهاي تشخيصي روي آنها است. به همين منظور،
محققان در حال مطالعه ي روشهاي مختلف براي جداسازي سلولها هستند. در اين تحقيق، هدف ارائه روشي ارزانقيمت اما با بازدهي بالا
و نيز زيستسازگار )بدون آسيب به سلولهاي زنده( براي طراحي و ساخت ميكروكانالهاي صوتي است كه با آنها بتوان فرآيند جداسازي
سلولها و ذرات جامد با اندازه متفاوت و يا جداسازي از سيال حامل را به كمك امواج فراصوتي انجام داد. در اين راستا تلاشها متمركز بر
ارائه ميكروكانالهايي است كه با آن بتوان با دقت بالا و با كاهش نياز به سعي و خطا، جداسازي را انجام داد. بنابراين در اين مطالعه از روش
شبيهسازي براي طراحي دقيق ميكروكانالها استفاده شده است. همچنين به منظور سهولت در ساخت و كاهش هزينهها از روش ماشينكاري
براي ساخت ميكروكانالها بهره برده شده است. ابتدا براي راستيآزماييِ روش طراحي و ساخت مورد استفاده، ميكروكانالهايي تمام فلزي
از جنس آلومينيوم، مورد مطالعه قرار گرفتند و سپس آزمايشهايي با هدف بررسي توانايي آنها در به خط كردن سلولها و ذرات پلياستايرن
در صفحه گره موج انجام شده است. نتايج نشان داد كه ميكروكانالهاي آلومينيومي ساخته شده با روش ماشينكاري، براي انجام آزمايشهاي
آكوستوفورسيس مناسب هستند و بهدليل داشتن بدنه آلومينيومي، افزايش دما در آنها حدود 2 درجه سانتيگراد است كه براي سلولهاي
زنده آسيبزا نميباشد. اما آلومينيوم زيستسازگار نيست و اتصال سقف شيشهاي و اتصالات مورد نياز براي شيلنگها و نيز جابجايي گره
موج در ميكروكانالهاي آلومينيومي بسيار مشكل است. با استفاده از پليمرها مي توان، معايب گفته شده براي ميكروكانالهاي آلومينيومي
براي ساخت ميكروكانالهاي صوتي را برطرف كرد اما پليمرها امواج صوتي را مستهلك ميكنند و باعث افزايش دما ميشوند. به منظور بهره
وري از مزاياي هر دو جنس، روشي مبتني بر استفاده همزمان از مواد نرم و سخت صوتي براي ساخت ميكروكانالهاي صوتي، ارائه گرديد.
در اين روش، تركيبي از PDMS و آلومينيوم به ترتيب به عنوان ماده نرم و سخت صوتي استفاده گرديد. با استفاده از روش طراحي و
ساخت ارائه شده، ميكروكانالي تركيبي ارائه گرديد كه نشان داد مزاياي ميكروكانالهاي ساخته شده از جنسهاي سخت و نرم را به طور
همزمان دارد. نتايج نشان ميدهد كه ميكروكانال تركيبي حتي در مقايسه با ميكروكانالهاي سيليكوني كه با روشهاي دقيق فوتوليتوگرافي
ساخته ميشود عملكرد خوبي در انتقال سلولها و ذرات به گره موج دارد و افزايش دما در آن بدون استفاده از سيستمهاي خنككننده،
حدود 14 درجه سانتيگراد است كه براي سلولهاي زنده آسيبزا نيست. ميكروكانال تركيبي همچنين نشان داد كه مي تواند ذرات
پلياستايرن را با بازدهي حدود 76 درصد از سيال حامل جدا كند كه در جداسازي با دو سيال موازي، دستآورد بالايي محسوب ميشود.
وضوح تصوير، ديگر دستآورد ميكروكانال تركيبي ارائه شده است. در فرآيندهاي آكوستوفورسيس، دنبال كردن رفتار سلولها و ذرات در
كانال سيال ،بسيار مهم است كه با استفاده از PDMS )كه پليمري شفاف است( در ساخت ميكروكانال تركيبي، امكان ديدن واضح محيط
درون كانال سيال فرآهم شده است.
چكيده انگليسي :
Acoustofluidic devices are microfluidic microchannels which can be used for separation and generally for manipulation of suspended particles or cells in biofluids using acoustic forces. These devices are able to manipulate bioparticles accurately, with no label, no contact, and non-invasive procedure. The demand for the high quality microchannels made of materials with high specific acoustic impedances relative to the fluid such as silicon or glass manufactured by complex and expensive microfabrication processes has limited widespread application of acoustofluidic microchannels. Soft polymers with a lower fabrication cost are good candidates to address the challenges of silicon- or glass-based acoustophoretic microfluidic systems; however, these materials offer limited efficacy for particle manipulation due to their small acoustic impedance. In this work, a new procedure for fabricating acoustophoretic microchannels by a hybrid sound-hard (aluminum) and sound-soft (polydimethylsiloxane (PDMS) polymer) material is introduced and then a new microchannel for separation of particles with different sizes from each other or from host fluid is implemented. The achieved results show that hybrid aluminum-PDMS microchannel has advantages in adjusting the position of nodal plan, low temperature rise, low fragility, high transparency, low production cost and disposability.
استاد راهنما :
پيمان مصدق
استاد مشاور :
شقايق حق جوي جوانمرد، محسن ثقفيان، شاهرخ سپهري رهنما
استاد داور :
احمدرضا پيشه ور، عليرضا فدائي تهراني، پروانه نيك پور، مهدي مقيمي زند
