Enzimreakciók termikus modellezése Lab-on-a-Chip eszközben

OData támogatás
Konzulens:
Dr. Ender Ferenc
Elektronikus Eszközök Tanszéke

Az orvosbiológiai fejlesztések meghatározó iránya a nagy átbocsátóképességű bioanalitikai berendezések (HTS – High-Throughput Screening) fejlesztése. Az ilyen berendezések laboratóriumi körülmények között alkalmasak több tucat, esetleg több száz humán minta egyidejű vizsgálatára (pl. kórokozó jelenléte, vérkép eltérés, genetikai eltérés), vagy egy adott humán minta vizsgálatára több, különböző esetre (pl. különböző betegségekre jellemző kórokozók egyidejű vizsgálata ugyanazon a mintán).

Az ilyen vizsgálóberendezések szokásosan optikai elvű bioszenzorra épülnek, ami a célmolekulához kötődő fluoreszcens jelölőmolekulák kimutatására alkalmas. Az ún. jelöléses megközelítés alternatívájaként egyre több kutatócsoport foglalkozik jelölésmentes detektálási módszerek fejlesztésével. A jelölésmentes módszerek új lehetőségeket nyitnak a jelöléses módszerekkel (pl. jelöléses optikai) nem, vagy csak körülményesen kimutatható biomolekulák vizsgálatára. Az impedanciamérésen, impedancia spektroszkópián illetve elektrokémiai módszereken alapuló érzékelők mellett kiemelt szerep jut az úgynevezett kalorimetriás érzékelőknek, melyek a biokatalizátorok (pl. enzimek) működése során termelődő hőmennyiséget mérik.

A kalorimetriás berendezések hagyományosan alacsony áteresztőképessége az arányos méretcsökkentés illetve a mikrofluidika eszköztárának használatával nagyságrendekkel növelhető. A szakdolgozat a nagy átbocsátóképességű kalorimetriás rendszerek alapvető működését vizsgálja:

- Térfogati enzimreakciók modellezése ANSYS FLUENT szoftverrel mikrofluidikai környezetben, nano-gyöngyre rögzített enzimekkel, csepp (droplet-) mikroreaktorban.

- Az enzimreakció által okozott hőmérsékletváltozás meghatározása és a kialakuló hőmérsékleteloszlás vizsgálata a csatornában.

- Az eredmények összevetése a Michaelis-Menten modellel.

Első célkitűzésem egy térfogati enzimreakció modellezése, majd összevetése a Michaelis-Menten modellel. További cél a kétfázisú csepp (droplet-) áramlás megvalósítása szimulációs környezetben. Végül a két problémát összekapcsolva multifizikai szimulációt tervezek készíteni, mely közvetlenül a Lab-on-a-Chip eszközben lévő fizikai folyamatokat modellezi.

A Lab-on-a-Chip eszköz szimulációs vizsgálata során a MEMS (mikro-elektromechanikai rendszerek) eszközök tervezésére jellemző multidiszciplináris megközelítést alkalmazom.

Letölthető fájlok

A témához tartozó fájlokat csak bejelentkezett felhasználók tölthetik le.