Disseny i testatge d’un xip microfluídic per sensar microorganismes
Visualitza/Obre
Estadístiques de LA Referencia / Recolecta
Inclou dades d'ús des de 2022
Cita com:
hdl:2117/356169
Tipus de documentTreball Final de Grau
Data2021-06-30
Condicions d'accésAccés obert
Tots els drets reservats. Aquesta obra està protegida pels drets de propietat intel·lectual i
industrial corresponents. Sense perjudici de les exempcions legals existents, queda prohibida la seva
reproducció, distribució, comunicació pública o transformació sense l'autorització del titular dels drets
Abstract
En aquest projecte s’han desenvolupat aspectes rellevants de bioenginyeria essent una part essencial de la
investigació portada a terme en un grup de recerca reconegut, que té com objectiu el disseny i testatge d’un
xip microfluídic per interactuar (detectar i/o comunicar) amb microorganismes utilitzant ones de microones,
i posterior amb cèl·lules humanes.
Així doncs, aquest estudi descriu com cultivar els bacteris E. coli de forma òptima, com també el protocol
que s'ha de seguir per fer un marcatge de fluorescència als bacteris amb SYBR green I, i així observar-ho en
el microscopi, després d'haver estudiat el seu funcionament (els seus diferents modes) i els filtres cube.
Aquesta part s’estudia, ja que més endavant en el projecte d’investigació multidisciplinari es realitzarà un
protocol de marcatge de fluorescència amb indicadors de potencial de membrana i s’avaluarà la seva
activitat funcional (en aquest estudi no ha donat temps). D’aquesta manera en aquest projecte s’explica el
potencial de membrana i els diferents indicadors de potencial d’acció no invasius basats en marcadors
mol·leculars de resposta òptica. A més a més, es recerca les diferències d'enfocament que hi ha entre beads
fluorescents i cèl·lules i es compara la SNR (relació senyal/soroll) de les beads de 10 µm (diàmetre) i de les
d’1 µm (diàmetre), aquestes últimes sent de la mateixa mida que les cèl·lules i bacteris.
Com a resum de les conclusions que es fa en aquest estudi, s'observa que la manera òptima de cultivar
bacteris E. coli és a una temperatura de 37 °C, 125 rev/min i la utilització de líquid LB (Lysogeny broth) en
una incubadora professional. Pel que fa al marcatge de fluorescència dels bacteris i la seva observació en el
microscopi, el mode seleccionat és el de fluorescència, i la utilització de SYBR green I, com a fluorocrom, fa
que la millor opció sigui el filtre cube de Blue Excitation. D'altra banda, es conclou que les cèl·lules
s'enfoquen en un fluid viscoelàstic amb menys concentració de PEO (menys viscositat) que les beads d'1
µm. Per tant les beads necessiten un cabal més elevat si es vol que els dos tinguin la mateixa longitud
d'enfocament. A més, la SNR de les beads de 10 µm té un valor molt elevat sense la utilització d’un filtre de
senyal elèctric passa baix, en canvi les beads d’1 µm la seva SNR varia segons la utilització de filtre passa baix
o no, on el millor valor de SNR és utilitzant un filtre passa baix de 10 kHz de freqüència de tall.
Finalment, dir que una part d’aquest treball s’ha fet servir per generar un paper de conferència, el qual el
seu títol és: “Microwave-Microfluidic Measurement System Optimization for Bio-Particle-Sensing with
Coplamar Electrodes” [1]. En este proyecto se han desarrollado aspectos relevantes de bioingeniería los cuales forman parte esencial
de una investigación llevada a cabo por un grupo de recerca reconocido, el cual tiene como objetivo el
diseño y testeo de un chip microfluídico para interactuar (detectar i/o comunicarse) con microorganismos
utilizando ondas de microondas, y posterior con células humanas.
De este modo, este estudio describe como cultivar las bacterias E. coli de manera óptima, como también el
protocolo que se debe seguir para hacer un marcaje de fluorescencia a las bacterias con SYBR green I, y así
observar-las en el microscopio, después de haber estudiado el funcionamiento del microscopio (los
diferentes modos) y los filtros cube. Esta parte se estudia, ya que más adelante en el proyecto de
investigación multidisciplinario se realizará un protocolo de marcaje de fluorescencia con indicadores de
potencial de membrana y se evaluará la actividad funcional (en este estudio no ha dado tiempo). Así
entonces este proyecto se explica el potencial de membrana y los diferentes indicadores de potencial de
acción no invasivos basados en marcadores moleculares de respuesta óptica. A más, se busca las diferencias
de enfoque que hay entre las beads fluorescentes y células y se compara la SNR (relación señal/ ruido) de
las beads de 10 µm (diámetro) y de las beads de 1 µm (diámetro), estas últimas siendo del mismo tamaño
que las células y bacterias.
Como resumen de las conclusiones de este estudio, se observa que la manera óptima de cultivar bacterias
E. coli es a temperatura de 37 °C, 125 rev/min i la utilización de líquido LB en una incubadora profesional.
Sobre el marcaje de fluorescencia de las bacterias y su observación en el microscopio, el modo seleccionado
es el de la fluorescencia, y la utilización de SYBR green I, como a fluorocromo, hace que la mejor opción sea
el filtro cube de Blue Excitation. Por otra parte, se concluye que las células se enfocan en un fluido
viscoelástico con menos concentración de PEO (menos viscosidad) que las beads de 1 µm. Por lo tanto, las
beads necesitan un cabal más elevado si se quiere que las dos tengan la misma longitud de enfoque. A más,
la SNR de las beads de 10 µm tienen un valor elevado sin utilización de filtro de señal eléctrico pasa bajo, en
cambio las beads de 1 µm tienen una SNR que depende de la utilización de filtro pasa baja o no, donde el
mejor valor de SNR se encuentra utilizando un filtro pasa baja de 10 kHz de frecuencia de corte.
Finalmente, decir que una parte de este trabajo se ha utilizado para generar un paper de conferencia, el
cual su título es: “Microwave-Microfluidic Measurement System Optimization for Bio-Particle-Sensing with
Coplamar Electrodes” [1]. In this project has developed important aspects of bioengineering, which is an essential part of recognized
research group, design and testing of a microfluidic chip to interact (detect and / or communicate) with
microorganisms using waves of microwaves, and then with human cells.
In this way this study describes how to grow E. coli bacteria in an optimal way, as well as the protocol that
must be followed to fluorescence labelling to bacteria E. coli with SYBR green I, and thus observe them
under the microscope, afterwards the operation of microscope (the different modes) and the cube filters
have been studied. This part is studied, since the multidisciplinary research project, the membrane potential
probes will be carried out and the functional activity of each cell will be evaluated (in this study there has
not been time). So, then this project explains the membrane potential and the different non-invasive action
potential indicators based in optical response of molecular markers. Moreover, the difference of focussing
between the beads and cells is sought and the SNR is compared between the beads of 10 µm (diameter)
and the beads of 1 µm (diameter), that have the same size as cells and bacteria, respectively.
As a summary of the conclusions of this study, it is observed that the optimal way to cultivate E. coli bacteria
is at a temperature of 37 °C, 125 rev /min and the use of Lysogeny broth in a professional incubator.
Regarding the fluorescence labeling of bacteria and its observation in the microscope, the selected mode is
epifluorescence, and the use of SYBR green I, as a fluorochrome, makes the Blue Excitation cube filter the
best option. On the other hand, it is concluded that the cells focusing on a viscoelastic fluid with less PEO
concentration (less viscosity) than the beads of 1, therefore, the beads need a higher flow rate if it wants
that both have the same focus length. Moreover, the SNR of the 10 µm beads has a high value without using
a low pass filter (of electrical signal), instead the 1 µm beads have an SNR which depends on the use of a
low pass filter or not, where the best SNR value is found using a low pass filter of 10 kHz as cutoff frequency.
Finally, to say that part of this work has been served to generate a conference paper, which title is:
Microwave-Microfluidic Measurement System Optimization for Bio-Particle-Sensing with Coplamar
Electrodes [1].
TitulacióGRAU EN ENGINYERIA BIOMÈDICA (Pla 2009)
Fitxers | Descripció | Mida | Format | Visualitza |
---|---|---|---|---|
Memoria_MERCE_COLL_BELTRAN.pdf | 3,958Mb | Visualitza/Obre |