Capture and release of biomolecules and cancer cells via smart materials integrated microfluidic chips

Hali hazırda bulunan klinik tedavi koşulları ve yöntemleri günlük hayatımızı ve küresel ekonomiyi derinden etkiler. Sağlık sistemleri bu koşulları iyileştirmek ve hastalık biyobelirteçleri teşhisi için sağlam yüzey kimyası ve sinyal değişimlerine hassas yenilikçi akıllı malzeme tabanlı teknolojiler geliştirmeye çalışır. Özellikle, biyomedikal tabanlı çalışmalarda kanser gibi kompleks hastalıkların tanısına odaklanılır. Örnek olarak, kanser safhalarındaki kritik süreçler ve metastaz mekanizması kanserin en önemli adımlarıdır. Ek olarak, pratik olmayan, invaziv yöntemler ve sınırlı repertuara sahip tedaviler, araştırmacıların kanser hücrelerinin vucut içindeki yolculuğunu öngeren yeni tanı methodları bulmaları için itici faktörlerdir. Öte yandan, vücut sıvılarında sirküle eden kanser hücrelerinin (CTCs) ve biyobelirteçlerinin analizi kanser hücrelerinin erken safhalarda tespiti ve izlenmesine olanak sağlar ve bu analiz kanser tespiti hakkında herhangi bir biyopsi örneğinden çok daha fazla bilgi sağlar. Fakat, klinik çalışmalarda CTC tespiti ve izolasyonu için mevcut teknolojilerde pahalı tanı ajanları/tahliller, karmaşık operasyon süreçleri, düşük biyo-uyumluluk ve uzman personel ihtiyacı gibi bir çok zorlukla karşılaşılır. Bu tezde, kanser tespitinde bahsi geçen zorlukları yenmek adına yüzeyine poli(N-izopropilakrilamid) tutturulmuş farklı şekilde silika parçacıklar gibi çeşitli biyo-mimetik akıllı malzemelerin entegrasyonu ile yüzey alanlarını kontrol ettiğimiz mikroakışkan çipler tasarladık. İlk olarak, tasarladğımız bu yöntemi test etmek adına model proteinlerin yakalanması ve salınması gerçekleştirildi. Bu akıllı malzemeler daha sonra anti-EpCAM antikorları ile modifiye edilerek insan meme kanseri hücrelerini (MCF-7) yakalamak ve tespit etmek için kullanıldı. Kanser hücreleri mikroakışkan çip içinde yakalandıktan sonra düşük kritik çözelti sıcaklığı (LCST) üzerine çıkılarak malzemelerin 3D yapısı değiştirildi ve bu hücrelerin salınması sağlandı. Tezin bu noktasında, geliştirdiğimiz bu mikroakışkan platformun maliyet, biyo-uyumluluk, uygulanabilirlik, karmaşıklık ve test süresiyle alakalı sıkıntıları çözmesi hedeflenmektedir.