Skip to content

Development of an Oligonucleotides-Based Sensor for Applications in Reconfigurable Robotics

The present work is a contribution in the framework of a NEST (New and Emerging Science and Technologies) European Project called ARES (Assembling Reconfigurable Endoluminal Surgical system), dedicated to the investigation and development of a reconfigurable diagnostic and surgical robot for the gastrointestinal tract. In particular, we focus on technological solutions allowing the realization of the “screening” module of the robot, consisting of a DNA-chip for the recognition of altered DNA sequences, related to the presence of cancerous cells in the gastrointestinal tract. In Chapter I, we analyze the characteristics of Colorectal Cancer, its ethiopathology and some traditional methods for diagnosis, screening and monitoring of this pathology. Then we report the correlations between the development of cancer and some specific alterations in the cellular genetic code, in particular concerning DNA methylation and k-ras mutation. Some DNA screening systems currently available in literature are described, showing that their limitations lead us to look for alternative technical solutions. In the second chapter we show some interesting solutions to the problem of cellular transport and positioning. In fact, a sensor analysis is effective only if we are able to lead the cell, and consequently its DNA, in the “sensitive” part of the biosensor. Weanalyze the way to transport colon cancer cells, possibly mixed with other cells and dispersed in blood, from the site of capture to the core of the biosensor’s module. Wepropose hydrodynamic focalization and plasma separation devices as possible solutions. We consider then how these cells can be exactly positioned on the biosensor’s surface and how we can extract genomic material from cells. We propose dielectrophoresis capture and applications of alternated electromagnetic fields for the breaking of cellular membrane. In Chapter III we explain the basic principles of quartz crystal microbalance, based on the Sauerbrey’s equation, and its possible fields of applications’, while in Chapter IV we describe in details the equipment used for our experiments: the quartz crystal analyzer and the quartz crystal microbalance with dissipative measurements (QCM-D). In this equipment a little variation in mass is directly related to a change in the resonating frequency of the crystal. This allows to measure phenomena related to a little changing in mass of the sample, such as DNA hybridization. In the last chapter we present the results of our experiments. We first show a test related to the detection of human serum albumin by using the quartz crystal analyzer, based on monoclonal antibodies immobilized onto the sensor’s surface. We describe the different phases of the activation of the surface, consisting of linking a thiol group to the surface, allowing the following linking of the monoclonal antibody, and finally we report the curves related to the addition of different concentrations of HSA (Human Serum Albumin) in the solution in contact with the sensor. We explain then the protocol used for the detection of DNA hybridization using the QCM-D device. We show the structure of the synthetic oligonucleotides used, and the protocol used for the activation of the sensor surface, consisting in the immobilization on the gold surface of the quartz crystal of simple DNA chains of 20down-SH oligonucleotides, by using the thiol group incorporated in one of the ends of the chains. These chains act as recognition elements for detecting different concentrations of 100up simple DNA chains, which present a section complementary to 20down chain. We describe the results obtained adding these complementary DNA sequences in the solution, evaluating the frequency response of QCM-D, corresponding to the hybridization of chains, and we finally evaluate the following recognition of the 80down DNA chain, complementary to the part of 100up that does not hybridize with the 20down chain. We show the important results obtained, demonstrating the possibility of detection of different concentrations of simple chains of 80 bases, and the meaning of this contribution in the ARES project whole conception, that paves the way to future detection of k-ras mutant sequences in a miniaturized system.

CONSULTA INTEGRALMENTE QUESTA TESI

La consultazione è esclusivamente in formato digitale .PDF

Acquista
Mostra/Nascondi contenuto.
Introduction The present work is a contribution in the framework of a NEST (New and Emerging Science and Technologies) European Project called ARES (Assembling Reconfigurable Endoluminal Surgical system), dedicated to the investigation and development of a reconfigurable diagnostic and surgical robot for the gastrointestinal tract. In particular, we focus on technological solutions allowing the realization of the “screening” module of the robot, consisting of a DNA-chip for the recognition of altered DNA sequences, related to the presence of cancerous cells in the gastrointestinal tract. In Chapter I, we analyze the characteristics of Colorectal Cancer, its ethiopathology and some traditional methods for diagnosis, screening and monitoring of this pathology. Then we report the correlations between the development of cancer and some specific alterations in the cellular genetic code, in particular concerning DNA methylation and k-ras mutation. Some DNA screening systems currently available in literature are described, showing that their limitations lead us to look for alternative technical solutions. In the second chapter we show some interesting solutions to the problem of cellular transport and positioning. In fact, a sensor analysis is effective only if we are able to lead the cell, and consequently its DNA, in the “sensitive” part of the biosensor. We analyze the way to transport colon cancer cells, possibly mixed with other cells and dispersed in blood, from the site of capture to the core of the biosensor’s module. We propose hydrodynamic focalization and plasma separation devices as possible solutions. We consider then how these cells can be exactly positioned on the biosensor’s surface and how we can extract genomic material from cells. We propose dielectrophoresis capture and applications of alternated electromagnetic fields for the breaking of cellular membrane. In Chapter III we explain the basic principles of quartz crystal microbalance, based on the Sauerbrey’s equation, and its possible fields of applications’, while in Chapter IV we describe in details the equipment used for our experiments: the quartz crystal analyzer and the quartz crystal microbalance with dissipative measurements (QCM-D). In this equipment a little variation in mass is directly related to a change in the resonating frequency of the crystal. This allows to measure phenomena related to a little changing in mass of the sample, such as DNA hybridization. 8

CONSULTA INTEGRALMENTE QUESTA TESI

La consultazione è esclusivamente in formato digitale .PDF

Acquista
Il miglior software antiplagio

L'unico servizio antiplagio competitivo nel prezzo che garantisce l'aiuto della nostra redazione nel controllo dei risultati.
Analisi sicura e anonima al 100%!
Ottieni un Certificato Antiplagio dopo la valutazione.

Informazioni tesi

  Autore: Leonardo Ricotti
  Tipo: Laurea II ciclo (magistrale o specialistica)
  Anno: 2006-07
  Università: Università degli Studi di Pisa
  Facoltà: Ingegneria
  Corso: Ingegneria biomedica
  Relatore: Paolo Dario
  Lingua: Inglese
  Num. pagine: 133

FAQ

Per consultare la tesi è necessario essere registrati e acquistare la consultazione integrale del file, al costo di 29,89€.
Il pagamento può essere effettuato tramite carta di credito/carta prepagata, PayPal, bonifico bancario.
Confermato il pagamento si potrà consultare i file esclusivamente in formato .PDF accedendo alla propria Home Personale. Si potrà quindi procedere a salvare o stampare il file.
Maggiori informazioni
Ingiustamente snobbata durante le ricerche bibliografiche, una tesi di laurea si rivela decisamente utile:
  • perché affronta un singolo argomento in modo sintetico e specifico come altri testi non fanno;
  • perché è un lavoro originale che si basa su una ricerca bibliografica accurata;
  • perché, a differenza di altri materiali che puoi reperire online, una tesi di laurea è stata verificata da un docente universitario e dalla commissione in sede d'esame. La nostra redazione inoltre controlla prima della pubblicazione la completezza dei materiali e, dal 2009, anche l'originalità della tesi attraverso il software antiplagio Compilatio.net.
  • L'utilizzo della consultazione integrale della tesi da parte dell'Utente che ne acquista il diritto è da considerarsi esclusivamente privato.
  • Nel caso in cui l’utente che consulta la tesi volesse citarne alcune parti, dovrà inserire correttamente la fonte, come si cita un qualsiasi altro testo di riferimento bibliografico.
  • L'Utente è l'unico ed esclusivo responsabile del materiale di cui acquista il diritto alla consultazione. Si impegna a non divulgare a mezzo stampa, editoria in genere, televisione, radio, Internet e/o qualsiasi altro mezzo divulgativo esistente o che venisse inventato, il contenuto della tesi che consulta o stralci della medesima. Verrà perseguito legalmente nel caso di riproduzione totale e/o parziale su qualsiasi mezzo e/o su qualsiasi supporto, nel caso di divulgazione nonché nel caso di ricavo economico derivante dallo sfruttamento del diritto acquisito.
L'obiettivo di Tesionline è quello di rendere accessibile a una platea il più possibile vasta il patrimonio di cultura e conoscenza contenuto nelle tesi.
Per raggiungerlo, è fondamentale superare la barriera rappresentata dalla lingua. Ecco perché cerchiamo persone disponibili ad effettuare la traduzione delle tesi pubblicate nel nostro sito.
Per tradurre questa tesi clicca qui »
Scopri come funziona »

DUBBI? Contattaci

Contatta la redazione a
[email protected]

Ci trovi su Skype (redazione_tesi)
dalle 9:00 alle 13:00

Oppure vieni a trovarci su

Parole chiave

carcinoma
colon
dna
microrobotica
sensor
robotics
cancer
bioengineering
quartz crystals
early diagnosis
microbalance
oligonucleotides
econfigurable
impedance spectroscopy
gastrointestinal tract

Tesi correlate


Non hai trovato quello che cercavi?


Abbiamo più di 45.000 Tesi di Laurea: cerca nel nostro database

Oppure consulta la sezione dedicata ad appunti universitari selezionati e pubblicati dalla nostra redazione

Ottimizza la tua ricerca:

  • individua con precisione le parole chiave specifiche della tua ricerca
  • elimina i termini non significativi (aggettivi, articoli, avverbi...)
  • se non hai risultati amplia la ricerca con termini via via più generici (ad esempio da "anziano oncologico" a "paziente oncologico")
  • utilizza la ricerca avanzata
  • utilizza gli operatori booleani (and, or, "")

Idee per la tesi?

Scopri le migliori tesi scelte da noi sugli argomenti recenti


Come si scrive una tesi di laurea?


A quale cattedra chiedere la tesi? Quale sarà il docente più disponibile? Quale l'argomento più interessante per me? ...e quale quello più interessante per il mondo del lavoro?

Scarica gratuitamente la nostra guida "Come si scrive una tesi di laurea" e iscriviti alla newsletter per ricevere consigli e materiale utile.


La tesi l'ho già scritta,
ora cosa ne faccio?


La tua tesi ti ha aiutato ad ottenere quel sudato titolo di studio, ma può darti molto di più: ti differenzia dai tuoi colleghi universitari, mostra i tuoi interessi ed è un lavoro di ricerca unico, che può essere utile anche ad altri.

Il nostro consiglio è di non sprecare tutto questo lavoro:

È ora di pubblicare la tesi