Browsing by Author "Yüksekkaya, Mehmet"

Filter results by typing the first few letters
Now showing 1 - 2 of 2
  • Thumbnail Image
    Item
    Mıcrofluıdıc bıosensors for poınt of care applıcatıons usıng electrıcal ımpedance analysıs and portable lensless wıde-fıeld mıcroscopy ımagıng
    (Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2017) Yüksekkaya, Mehmet; Kocakulak, Mustafa
    Diagnosis and treatment monitoring near patient or point of care (POC) is an essential need. POC tests can be robust, accurate, cost effective, user friendly, specific, deliverable and sensitive according to current needs. POC tests can result faster diagnosis and optimize treatment follow up, they are also crucial for infectious diseases. HIV/AIDS is a global issue with 36 Million infected person. Most of them are living in developing countries with limited health care resources, there is an urgent need for POC diagnosis and treatment monitoring of HIV/AIDS. In this thesis first a flexible polymer based microfluidic biosensor using electrical impedance detection for POC HIV-1 virus load diagnosis is developed, second, a microfluidic biosensor and POC diagnosis system using lensless wide-field microscopy imaging for POC CD4+T cell counting is developed for HIV/AIDS monitoring and finally a biopreservation method for increasing the shelf life of POC CD4+T cell counting biosensor at room temperature is engineered. POC HIV virus load diagnosis biosensor using electrical impedance analysis is able to diagnosis 106 - 108 copies/mL of HIV-1 virus load, it is practical and cost effective, and its electrical model is analyzed in detail. POC CD4+T cell count system is able to specifically capture and automatically count CD4+T cells in whole blood with the developed novel cell detection and counting algorithm. A lensless wide-field microscope system integrated with a microfluidic cell capturing chip is developed and cell images to be counted are obtained using this microscope.POC CD4+T cell count biosensor is engineered to increase its shelf life. Biopreservation of multilayer immuno-functionalized surfaces inside a microfluidic chip has been developed using trehalose as a biopreservation agent. That biopreserved biosensors are stored in room temperature and used for tests up two 6 months. Their cell capture accuracy, specificity and precision are almost over 90% and sensitivity is average. Hasta başı ve yerinde bakım günümüzde önemli bir ihtiyaçtır. Yerinde bakım testleri mevcut ihtiyaçlara göre sağlam, doğru, düşük maliyetli, kullanıcı dostu, özgül, duyarlı ve iletilebilir olabilir. Yerinde bakım testleri ile hızlı tanı konabilir ve tedavi takibi en iyileştirilebilir, bu testlerin kullanımı bulaşıcı hastalıklar için de çok önemlidir. HIV/AIDS küresel bir sorundur, dünyada 36 milyon HIV pozitif kişi vardır. Enfeksiyona sahip kişilerin büyük bir çoğunluğu yeterli sağlık bakım olanakları bulunmayan gelişmekte olan ülkelerdedirler. Bu nedenle HIV/AIDS teşhisi ve tedavisinin takibi için pratik, uygun maliyeti ve efektif yerinde bakım testlerine ihtiyaç vardır. Bu tez çalışmasında ilk olarak, yerinde HIV-1 virüs yükü teşhisi için elektriksel empedans analizi kullanan esnek polimer tabanlı bir mikroakışkan biyosensör geliştirilmiştir. İkinci olarak, yerinde HIV/AIDS takibi için lens gerektirmeyen geniş alan mikroskobik görüntüleme kullanan CD4+T hücrelerinin sayımını yapabilen mikroakışkan biyosensör geliştirilmiştir, son olarak bu sensörlerin oda sıcaklığında saklanabilmesi ve nakliye edilebilmesi ve raf ömrünün arttırılması için bir biyokoruma yöntemi geliştirilmiştir. İlk çalışmada, tasarlanan biyosensör, elektriksel empedans analizi kullanarak 106 - 108 kopya/mL HIV-1 virüs yükü teşhisi yapabilmektedir. Esnek polimer tabanlı olduğu için basit ve uygun maliyetlidir. Elektriksel modeli detaylı incelenmiştir. İkinci çalışmada, tasarlanan biyosensör, mikroakışkan çip kullanarak kandaki CD4+T hücrelerini yakalar ve lens gerektirmeyen geniş alan mikroskobik görüntüleme kullanarak otomatik sayar. Belirtilen mikroskobik görüntüleme sistemi uygulanmış ve yeni ve özgün bir hücre belirleme ve sayma algoritması tasarlanmıştır. Üçüncü çalışmada, ikinci çalışmada tasarlanan mikroakışkan biyosensörün oda sıcaklığında raf ömrü arttırılmıştır. Biyokoruma ajanı olarak trehalose kullanan mikroakışkan kanallar için çoklu tabaka organik yüzey kimyası biyokoruma yöntemi geliştirilmiştir. Bu biyokorunmuş biyosensör 6 ay boyunca test edilmiştir ve hücre yakalama performansları, doğruluk, özgüllük ve hassaslık için yaklaşık %90 oranındadır ve duyarlılık için ortalamadır.
  • No Thumbnail Available
    Item
    Mikroskobik gölge görüntüleme tabanlı mikroakışkan sitometrisi
    (Başkent Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, 2021) Kerimoğlu, Ekin; Yüksekkaya, Mehmet
    Hücre sayımı ve konsantrasyonlarının belirlenmesi teşhiste, tedavinin takibinde ve bilimsel araştırmalarda sıklıkla kullanılmaktadır. Akış sitometrisi hücreleri otomatik olarak sayan ve konsantrasyonlarını belirleyen standart bir yöntemdir. Araştırma amaçlı ve klinik teşhiste yaygın olarak kullanılmaktadır. Klasik akış sitometrisi hücreleri görüntülemeden, ışık saçılımı, geçişi ve emilimi ilkelerine dayanarak sayar. Cihaz büyük, hantal ve pahalıdır ayrıca oldukça gelişmiş bir optik ölçüm yöntemi olması nedeniyle yerinde teşhis uygulamaları için uygun değildir. Erken teşhis ve tedavinin hızlanması için yerinde teşhis önemlidir. Ayrıca kaynak kısıtlı bölgelerde gelişmiş laboratuvarlar olamayabileceği için yerinde teşhis yapabilen cihazlara ihtiyaç duyulmaktadır. Hücrelerin üsten aydınlatılmasıyla gölge görüntülerinin bir mikro akışkan içinde elde edilmesine mikroskobik gölge görüntüleme denir. Bu yöntem geniş alan lensiz bir görüntüleme sistemidir. Bu tez çalışmasında akış sitometirisi kanalına benzer bir mikro kanal düzeneği ve hücreler akış halindeyken mikro kanal içinde gölge görüntüleme yöntemiyle görüntüleyen bir geniş alan mikroskop sistemi tasarlanmıştır ve üretilmiştir. Elde edilen görüntülerden otomatik hücre sayımını gerçekleştiren Hough Dönüşümü tekniğine dayanan bir yazılım da üretilmiştir. Sistem küçük ve performansı düşük bir masa üstü bilgisayarla rahatlıkla çalışmaktadır, boyutları 15cmx15cmx30cm’dir. Tüm tasarım yaklaşık 1500 Avro’ya mal olmuştur, prototip için kullanılan gelişmiş kamera ve ışık sistemi için uygun maliyetli çözümler önerildiğinde 200 Avro’ya kadar maliyet azaltılabilir. Sistem 40 ul solüsyondaki 1666 hücreyi 1 saniyede sayabilmektedir. Sistem %87,75 hassaslık oranına ve %77,77 özgüllük oranına sahiptir. Akış sitometrisinin yerinde teşhiste kullanılabilmesi toplumsal ve ekonomik yarar getirebilir.Determination of number of cells and concentrations are frequently used in diagnosis, treatment follow-up and scientific research. Flow cytometry is a standard method that automatically counts cells and determines their concentrations. It is widely used for research purposes and clinical diagnosis. Classical flow cytometry counts cells without imaging them, it’s counting idea is based on the principles of light scattering, transmission, and absorption. The device is large, bulky and expensive, and is not suitable for point of care diagnostic applications due to its highly advanced optical measurement method. Point of care diagnosis is important for early diagnosis and faster treatment. In addition, since there may not be developed laboratories in resource-restricted settlements, devices that can make point of care diagnosis are needed. Obtaining shadow images in a microfluidic channel by illuminating the cells from top is called microscopic shadow imaging. This method is a wide field lensless imaging system. In this thesis, a micro-channel setup similar to flow cytometry channel and a wide-field microscope system that displays cells in the micro-channel with shadow imaging method was designed and produced. A software based on the Hough Transform technique that performs automatic cell counting from the images obtained was also produced. The system works practically with a small and low performance laptop computer, the decive dimensions are 15cmx15cmx30cm. The entire design cost about 1500 Euros, when cost-effective solutions are offered for the advanced camera and light system used for the prototype, the cost can be reduced to 200 Euros. The system can count 1666 cells in 40 ul of solution in a second. The system has 87.75% sensitivity and 77.77% specificity. The ability to use flow cytometry in point of care diagnosis can bring social and economic benefits.