Molecular communication-inspired particle collector-transmitter (PaCoT) for heavy metal removal from human circulatory system
İnsan dolaşim sisteminden ağir metal giderimi için moleküler i̇letişimden esinlenen partikül toplayici-verici (PaCoT)
- Tez No: 983184
- Danışmanlar: PROF. DR. ÖZGÜR BARIŞ AKAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma, vücut içi toksik ağır metal parçacıklarının tespiti ve uzaklaştırılması için moleküler haberleşme (MC) esinli yeni bir nanomakine olan PArticle COllector-Transmitter (PaCoT)'u önermektedir. PaCoT, bu parçacıkları kan dolaşımından alarak lenf kılcal damarları gibi salım bölgelerine taşımakta ve böylece hayati organlara ulaşmalarını engellemektedir. Sistem, temel fiziksel parametreleri içermekte olup parçacık alma, depolama ve salma mekanizmaları üzerinden çalışmaktadır. Alma işlemi, metallotiyonein proteinlerinin reseptör, ağır metallerin (ör. Zn, Pb, Cd) ise ligand olarak görev yaptığı sürekli-zaman Markov süreci (CTMP) ile modellenen ligand–reseptör bağlanma reaksiyonları aracılığıyla gerçekleştirilmiştir. Toksisite, girişimci moleküller ve birden fazla ağır metal türünün varlığında reseptör bağlanma sürelerine dayalı olarak ağır metal derişim oranlarının tahmin edilmesiyle tespit edilmektedir. Yakalanan parçacıklar, PaCoT içinde sıvı dolu bir haznede depolanmakta ve adveksiyon için tek diskli viskoz mikropomp, difüzyon için ise Brown hareketi kullanılarak serbest bırakılmaktadır. PaCoT'un performansı, MATLAB benzetimleriyle toksisite tespit hata olasılığı, parçacık salım süresi ve enerji tüketimi açısından değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
This study proposes a novel molecular communication (MC)-inspired nanomachine, the PArticle COllector-Transmitter (PaCoT), designed for intrabody detection and removal of toxic heavy metal particles. PaCoT detects, collects, and transports these particles from the bloodstream to release sites, such as lymphatic capillaries, before they reach vital organs. The system incorporates key physical parameters and operates through particle reception, storage, and release mechanisms. Reception is modeled via ligand–receptor binding reactions as a continuous-time Markov process (CTMP), where metallothionein proteins serve as receptors and heavy metals (e.g., Zn, Pb, Cd) act as ligands. Toxicity is detected by estimating heavy metal concentration ratios based on receptor binding durations in the presence of interferers and multiple heavy metal types. Captured particles are stored in a liquid-filled chamber within PaCoT and released using a single-disc viscous micropump for advection, combined with Brownian motion for diffusion. PaCoT's performance is evaluated through MATLAB simulations, focusing on toxicity detection error probability, particle release time, and energy consumption.
Benzer Tezler
- Frequency-domain modeling and optimization of graphene FET-based molecular communication receivers
Grafen FET tabanlı moleküler haberleşme alıcılarının frekans-bölgesi modellemesi ve optimizasyonu
ALİ ABDALİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Mühendislik BilimleriKoç ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT KUŞCU
- Difüzyon tabanlı nano ağlarda Amyloid Beta'nın moleküler haberleşme üzerindeki etkisinin analizi
Analysis of effect of Amyloid Beta on molecular communication in diffusion based nanonetworks
İBRAHİM IŞIK
Doktora
Türkçe
2019
Biyomühendislikİnönü ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET EMİN TAĞLUK
- Fabrication and characterization of solution-gated graphene field-effect transistors and graphene hall sensors for developing microfluidic molecular communication receivers
Mikroakışkan moleküler haberleşme alıcılarının geliştirilmesi için çözüm kapılı grafen alan etkili transistörlerin ve grafen hall sensörlerinin üretimi ve karakterizasyonu
MARYAM KAHVAZI ZADEH
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
BiyomühendislikKoç ÜniversitesiBiyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT KUŞCU
- Index modulation-based techniques for diffusive molecular communication systems
Moleküler haberleşme sistemleri için indis modülasyonu tabanlı teknikler
AHMET ÇELİK
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ALİ ÇIRPAN
DOÇ. DR. ERTUĞRUL BAŞAR
- Multiple user and channel interference reduction methods for molecular communication via diffusion systems
Difüzyon ile iletişim sistemlerinde çoklu kullanıcı ve kanal girişimini azaltıcı yöntemler
MUSTAFA CAN GÜRSOY
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ EMRE PUSANE