تحليل عددي موانع در روش دي‌الكتروفورزيس نارسانا براي دست‌ورزي پيوسته ميكروذرات

كارشناسي ارشد

دست‌ورزي ميكروذرات در علوم مختلف به ويژه علم بيولوژي به روش‌هاي مختلفي قابل انجام است. روش دي‌الكتروفورزيس يكي از پركاربردترين مكانيسمهاي الكتروكينتيك غيرخطي است كه به اندازه ذره، خواص دي‌الكتريك ذره و سيال و گراديان مربع ميدان اعمالي بستگي دارد. از اين رو مي‌توان با مهندسي گراديان ميدان الكتريكي، ذرات مختلف را كنترل و در مسيرهاي مشخصي هدايت كرد. با فراگيري اين روش و به كارگيري آن در تجهيزاتي مانند آزمايشگاه روي تراشه، به فرآيندهاي بيولوژيكي سرعت، دقت و سادگي بخشيده مي‌شود. در واقع مواد و فرآيندهاي شيميايي، زيستي و پزشكي شامل سلول‌ها، پروتئين‌ها، دي‌ان‌اي‌ها و ... هستند كه براي بسياري از كاربردها نياز به جداسازي با كارايي و خلوص بالاي آن‌ها است. در پايان‌نامه حاضر، ميكروكانال دايره‌اي شكل با چند مانع نارسانا (به شكل گل) براي دست‌ورزي پيوسته و متمركزسازي ميكروذرات ۵ ميكرومتري با استفاده از روش دي‌الكتروفورزيس نارسانا به روش تجربي و شبيه‌سازي عددي بررسي شده است. در چنين طرحي، اثر موانع مختلف (با اشكال دايره‌اي، مثلثي و مستطيلي) بر جابجايي ذرات شبيه‌سازي شده است. براي هر نوع مانع پارامترهاي هندسي ديگري از قبيل تعداد موانع (NOH) و ابعاد موانع (SOH) مورد مطالعه قرار گرفته است. حالت بهينه براي مانع دايره تعداد 12 مانع با اندازه 50 ميكرومتر به دست آمده كه در مقايسه با ميكروكانالي مشابه كنترل‌پذيري بيشتر و افزايش 20 درصدي نرخ بازدهي را در ازاي افزايش 32/0 درجه‌اي دما را به همراه داشت. از ميان موانع ياد شده نوع مستطيلي به دليل نفوذ بيشتر با گوشه‌هاي تيز نسبت به ساير موانع باعث مرتب‌سازي ذرات در ولتاژ ۳۰۰ ولت شده است كه به معني بازده متمركزسازي بيشتر از ۹۵ درصد مي‌باشد. در نهايت با افزايش كنترل‌پذيري در طرح حاضر، قابليت جداسازي هم‌زمان چند ذره به آن اضافه شده است.

192958

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي پزشكي - بيو مكانيك

دكتر ساسان آسيايي