Maymun çiçeği hastalığını bakım noktasında teşhisi amacıyla 3B mikroakışkan sistemin geliştirilmesi

Mikroakışkan cihazlar, yüksek verimli, düşük maliyetli ve bakım noktasında (PoC) biyolojik analizler için büyük bir potansiyele sahiptir ancak mevcut üretim ve kontrol stratejileri, bu sistemlerin ölçeklenebilirliğini ve otomasyonunu sınırlamaktadır. Bu tezde öncelikle dijital ışık işleme (DLP) 3 boyutlu (3B) yazım yöntemiyle, karmaşık bir organ-çipi başarıyla üretilerek geleneksel litografi yöntemine hızlı ve ekonomik bir alternatif sunulduğunu gösteriyoruz. Ardından, sonlu elemanlar modelleme (FEM) simülasyonlarını ve makine öğrenimi (ML) araçlarını birleştirerek, yüksek doğrulukla hedef akış hızlarına ulaşabilen tek fazlı akış devrelerini tasarlamaya yönelik kullanıcı dostu bir arayüz geliştiriyoruz. Bu yaklaşım, mikroakışkan düzeneklerin üretimini ve optimizasyonunu kolaylaştırmaktadır. Sonrasında hidrofobik kanallarda basınca bağlı iki fazlı (su/hava) akışkan kontrolünden yararlanan programlanabilir 3B mikroakışkan reaksiyon rezervuarlarını tanıtıyoruz. Giriş basıncı ayarlanarak sıvı, bu rezervuarlarda belirli bir süre reaksiyon için tutulabilmektedir ve ardından sırasıyla bir sonraki rezervuarlara aktarılabilmektedir. Bu, ardışık veya paralel analizlerin otomatize bir şekilde gerçekleştirilmesini sağlar. Ayrıca, erişilebilirliği artırmak amacıyla, büyük ve pahalı ekipmanlara olan bağımlılığı ortadan kaldıran düşük maliyetli ve taşınabilir bir basınç pompası geliştirilmiştir. Pompa ile entegre bir şekilde çalıştırılan, maymun çiçeği hastalığı işaretçilerini hedef alan bir LAMP mikroçipi ile PoC hastalık teşhisi gerçekleştirilmiştir. Numune akışkan, rezervuarda önceden immobilize edilmiş LAMP primerleriyle etkileşime girerek, 65°C'de 30 dakika boyunca ısıtılmış ve patojenin varlığını doğrulayan belirgin bir renk değişimi gözlenmiştir. Önceden yazılmış bir kodla akışkanın yönetimi ve reaksiyon zamanlaması, sistemin PoC teşhisleri için potansiyelini kanıtlamıştır. Sunulan yöntemler, daha erişilebilir, hassas ve bağımsız PoC biyolojik analizlere giden yolu açmaktadır.