Using microfluidic systems for microalgal bioprocess and biotechnology
Mikroakışkan sistemlerin mikroalgal biyoproses ve biyoteknolojide kullanımı
- Tez No: 844894
- Danışmanlar: PROF. DR. DİDEM BALKANLI, PROF. DR. MUSA TÜRKER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Mekatronik Mühendisliği, Biyoloji, Bioengineering, Mechatronics Engineering, Biology
- Anahtar Kelimeler: Biyoproses, Mikro akışkanlar, Bioprocess, Microfluidics
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomühendislik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kutup mikroalgleri, zengin metabolik çeşitlilikleri ve çeşitli zorlu koşullar altında hayatta kalabilmelerini sağlayan koruma mekanizmaları nedeniyle oldukça şaşırtıcı türlerdir. Bu bağlamda biyoaktif içerikleri daha yüksek olan kutup mikroalglerinin tespiti ve değerlendirilmesi önemlidir. Mikroalg üretiminin alt prosesi, bunların çeşitli endüstrilerde geliştirilmesi ve kullanılması için esastır ancak aynı zamanda biyokütle, ürün verimliliği ve kalitesi üzerinde de kritik öneme sahiptir. Mikroakışkan teknolojileri, geleneksel yöntemlerin dezavantajlarını ortadan kaldırmak, mikroalgleri yüksek verimlilikle ayırmak, enerji, kimyasal madde ve inokulümü azaltmak, laboratuvarda harcanan zamanı önemli ölçüde azaltmak ve deneyi standartlaştırmak için seçilmiştir. Ön aşamada 3. Ulusal Antarktika Bilim Seferi'nden getirilen ve karakterizasyonu tamamlanmış kutup örneklerinden farklı mikroorganizmaların türlerine ve boyutlarına göre ayrıştırılması işlemi için spiral mikrokanallara sahip yeni bir mikroakışkan cihaz tasarlanmıştır. Yumuşak litografi yöntemi ile mikroçip üretimi ve seçilen mikroorganizmalar ile optimizasyon çalışmalarının ardından, atalet mikroakışkanlarında hidrodinamik kuvvetler kullanılarak mikroalgler karışık Antarktika örneklerinden \%90'a varan ayırma verimliliği, \%95'e varan ayırma saflığı ve çip sonrası 1,2'ye varan zenginleştirme faktörü ile ayrıştırılmıştır. Mikroakışkan sistemin ayırma performansı belirlendikten sonra ayrılan mikroalglerin yeniden kültürlenebilirliği ve biyokimyasal içerikleri belirlenmiştir. Mikroakışkan yöntem ve elde edilen büyüme ve biyokimyasal analiz sonuçları antibiyotik ile kültivasyon ve seri seyreltme yöntemleriyle karşılaştırılmıştır. Antibiyotik disk ile kültive edilen mikroalg kültürlerinde, mikroalg büyümesi ve biyokimyasal içeriklerinde saf kültüre göre azalış olduğu görülmüştür. Aksine, mikroakışkan platformun kullanımıyla mikroalglerin yüksek düzeyde canlılık gösterdiği, büyüme hızının ve biyokimyasal içeriklerin saf kültüre göre arttığı görülmüştür. Bu araştırma ile optimize edilen mikroakışkan platformun ayırma ve izolasyon proseslerinde kullanım potansiyelinin yanı sıra kültürün kontaminantlardan elimine edilmesinde ve mikroalglerin artan büyüme ve içerikleri ile yöntemin mikroalgal biyoteknolojide kullanım potansiyelinin olduğu da kanıtlanmıştır.
Özet (Çeviri)
Polar microalgae are quite astonishing species because of their rich metabolic diversity and protection mechanisms to survive under various harsh conditions. In this context, it is important to detect and evaluate polar microalgae with higher bioactive contents. The downstream process of microalgae production is essential for the development and their use in various industries but also has critical importance in biomass, productivity, and product quality. Microfluidic technologies aim to overcome the drawbacks of conventional methods, achieve efficient separation of microalgae, minimize energy consumption, costs, and chemicals, and standardize the experiment. A microfabricated microfluidic device, including spiral microchannels, was developed to separate microalgae and bacteria based on their sizes. The separation performance of the microfluidic system was examined, and the reculturability and biochemical composition of the separated microalgae were evaluated. A comparison was made between the microfluidic method and the antibiotic-mediated cultivation and serial dilution methods in terms of growth and biochemical analysis results. According to the results, the separation process led to a high efficiency of up to 90\%, a purity of up to 95\%, and a post-chip enrichment factor of up to 1.2. Also, microalgae cultures with antibiotic disks exhibited a decline in both microalgae growth and biochemical content. In contrast, the utilization of advanced microfluidic technology demonstrated that microalgae exhibited significant levels of longevity as well as a higher growth rate and biochemical contents in comparison to pure microalgae culture. Furthermore, this research has demonstrated that the optimized microfluidic platform has the potential for isolating microalgae from Antarctica, eliminating contaminants, and enhancing the growth and composition of microalgae for microalgal biotechnology.
Benzer Tezler
- Generation of 3d microfluidic system for polarization of immune cells
İmmün hücreleri̇n polari̇zasyonuna yöneli̇k 3-boyutlu mi̇kroakişkan si̇stemleri̇n geli̇şti̇ri̇lmesi̇
OLCAY BURÇİN AKBULUD
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
BiyomühendislikDokuz Eylül ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SİNAN GÜVEN
- Design of micromixer for precision milled microfluidic systems
Hassas frezeleme mikroakıskanlar sıvı sistemleri için mikro karıştırıcı tasarımı
ALİ ALFAKHERI
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Makine MühendisliğiÇankaya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Assist. Prof. Dr. ENDER YILDIRIM
- Integrated microfluidic systems for droplet detection and sorting
Damlacık tanıma ve ayrıştırma için entegre mikroakışkan sistemler
PELİN KÜBRA İŞGÖR
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Mühendislik Bilimleriİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
YRD. DOÇ. DR. ÇAĞLAR ELBÜKEN
- Droplet-based microfluidic systems for silica coating and synthesis of conjugated polymer nanoparticles
Nanoparçacıkların damlacık tabanlı mikroreaktör kullanılarak silisyum dioksit ile kaplanması ve konjuge polimer parçacık sentezi
ALİCAN ÖZKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. EMİNE YEGAN ERDEM
- Microfluidic systems for incorporation of small interfering rna(sirna) in cationic liposomes and on-chip transfection ofmulticellular tumor spheroids
Küçük engelleyici rna'nın (sırna) katyonik lipozomların içine alınmasına yönelik mikroakışkan sistemler ve çok hücreli tümör sferoidlerinin on-chıp transfeksiyonu
İSMAİL EŞ
Doktora
İngilizce
2020
Kimya MühendisliğiUnıversıdade de CampınasKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LUCIMARA GAZIOLA DE LA TORRE