Design of a modified AFM setup with miniaturized-magnetic particle actuators for biomolecular applications
Biyomoleküler uygulamalar için küçültülmüş manyetik parcacık eyleyicili muaddel atomik kuvvet mikroskobu tasarımı
- Tez No: 433973
- Danışmanlar: DOÇ. DR. HAKAN ERTÜRK, YRD. DOÇ. DR. HAMDİ TORUN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Bilim ve Teknoloji, Mechanical Engineering, Physics and Physics Engineering, Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tezde, geleneksel piezo eyleyicisi ile birlikte elektrikli mıknatıssal eyleyiciye sahip olan yeni bir atomik kuvvet mikroskobunun (AFM) tasarımı ve nitelendirmesi ve biomoleküler deneyler için küçültülmüş manyetik parcacıkların eyleyici olarak kullanıldıgı özgün bir AFM tekniği sunulmaktadır. AFM kafasını mekanik montajında fışkırtılmış polimer kullanılmıştır, bu da seri üretime izin vermektedir. NI-LabView ortamında programlanan bir PXI gömülü denetim birimi sistemi sürmek için kullanılır. Ticari manivelalar ile 1 kHz bant genişliği içinde 2 pN ve 3 pN bütünleşik kuvvet çözünürlüğüne, sırasıyla hava ve sıvı içerisinde ulaşılmıştır. Ek olarak, bir FeCo uçlu elektromıknatıs 0.55 Tesla'ya kadar dikey manyetik alan ile yüksek kuvvetli manivela tahriğini sağlamaktadır. Bobinin Joule ısınmasından dolayı olan sıcaklık artışını önlemek için, TEC kullanılarak sıcaklık istikrarı 0.1°C içinte başarılır. İki farklı çift biyomolekül kullanılarak, tek molekül deneyleri yürütülmüştür. Her iki biyomolekül çifti geleneksel yöntemler kullanılarak ticari ve yeni özel AFM sistemlerinde derinlemesine incelenmiştir. Ek olarak, İleri tek molekül kuvvet tayf ölçümü deneyleri için, özgün bir AFM yöntemi durağan bir manivelaya karşı elektromıknatıs kullanılarak yönlendirilen fonksiyonel haldeki manyetic micro-boncuklarla sunulmuştur. Bu yöntem sistemdeki mekanik sapmada önemli bir azalmaya yol açar, çünkü deneyler herhangi bir sert yüzeye gerek olmadan sergilenebilir ve manivela ile boncuk arasında ölçülen kuvvet tabiati gereği ayrışıktır. Ek olarak, eyleyicinin boyutunu küçültmek AFM manivelaları etkileyen hidrodinamik kuvvetleri küçültebilir. Burada bildirilen yeni yöntem herhangi bir aktif geri besleme olmadan kuvvet kelepçe deneyler gerçekleştirmek için boncuklar üzerinde sabit kuvvet uygulayanmasına izin verir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, design and characterization of a new atomic force microscopy (AFM) setup having conventional piezoactuator together with an electromagnetic actuator and a novel AFM technique using miniaturized-magnetic particles as an actuator for biomolecular experiments are presented. Jetted-polymers have been used in the mechanical assembly of AFM head, which allows rapid manufacturing. A PXI (Peripheral Component Interconnect, PCI extensions for Instrumentation) embedded controller programmed in NI- LabVIEW environment is used to drive the system. An integrated force resolution of 2 and 3 pN, respectively in air and in liquid is achieved in 1 kHz bandwidth with commercial cantilevers. In addition, a FeCo-tipped electromagnet provides high-force cantilever actuation with vertical magnetic fields up to 0.55 T. Temperature stabilization within 0.1° C is achieved using a Peltier cooler (TEC) to avoid the temperature increase due to the Joule heating of coil. Single-molecule experiments have been conducted using two different pairs of biomolecules (i.e. biotin/streptavidin and heparin/FGF-2). Both biomolecular pairs have been probed using conventional techniques (i.e. piezoactuation or electromagnetic actuation) on both commercial and new custom AFM system. In addition, a novel AFM technique is presented by manipulating functionalized magnetic microbeads using an electromagnet against a stationary AFM cantilever for advanced single-molecule force spectroscopy experiments. This method leads to a significant reduction of mechanical drift in the system since the experiments are performed without a need for a hard surface and the measured force between the cantilever and the bead is inherently differential. In addition, shrinking the size of the actuator can minimize hydrodynamic forces affecting the AFM cantilever. The new method reported herein allows applying constant force on the beads to perform force-clamp experiments without any active feedback.
Benzer Tezler
- Ultra-high-resolution low-temperature magnetic force microscope
Ultra-yüksek-çözünürlük düşük sıcaklıklı manyetik kuvvet mikroskopisi
ARASH BADAMI BEHJAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AHMET ORAL
- Glukoz oksidaz tabanlı biyoyakıt pili geliştirilmesi
Developing of glucose oxidase based biofuel cell
CEYDA BÜYÜKNOHUTÇU
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELMA MUTLU
- Esnek üretim sistemleri için bir etkin üretim denetleme modeli
An Effective supervisory control model for flexible manufacturing systems
BAHAR KORKUSUZ
Doktora
Türkçe
1989
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF.DR. GÖNÜL YENERSOY
- Elektrokimyasal histamin sensörü için modifiye elektrot tasarlanması ve uygulamaları
Design and applications of electrochemical histamine sensors based on modified electrode
FATMA GÖKÇEN BÜTÜNER BİNARBAŞI