جلسه دفاع پایان نامه کارشناسی ارشد (آقای احمدرضا فهیم پور)
موضوع: شبیه‌سازی فرایند انتقال مایعات در توالی‌یابي DNA با استفاده از ابزار پین و بررسي عوامل تأثیرگذار بر سرعت انتقال و حجم قطره
ارائه دهنده: احمدرضا فهیم‌پور
استادان راهنما: دکتر احمدرضا پیشه‌ور
استادان مشاور:-
استادان داور: دکتر محسن ثقفیان، دکتر محمدرضا توکلی‌نژاد
چکیده:
جابه‌جایی مایعات در واقع عمل انتقال مایع از یک مکان به مکان دیگر در آزمایشگاه است که معمولاً برای اهداف آزمایشی مشخصی انجام می‌شود. اگرچه ساده به نظر می‌رسد، اما جابه‌جایی مایعات بخشی ضروری از فرایندهای آزمایشگاهی در سراسر جهان است. بیشتر آزمایش‌ها شامل بررسی نمونه‌های کوچک و بی‌شمار مایع برای ویژگی‌های خاص است که با افزایش دقت، سرعت و کارایی در دست‌کاری نمونه‌ها و معرف‌های مایع، امکان افزایش بهره‌وری فراهم می‌شود. نمونه‌ها می‌توانند اغلب کوچک‌تر از 1 میکرولیتر باشند و همچنان به آزمایشگاه کمک کنند تا مواد شیمیایی را شناسایی، بیماری‌ها را غربال و DNA را برای آزمایش‌های بیشتر تکثیر کند. کاربرد خاص‌تر این فرآیند در زمینه توالي‌یابی DNA و ریزآرایه و پروتئین برای چاپ قطره‌های کوچک و دقیق روی یک صفحه آزمایش است. قطرات را می‌توان به روش‌های متنوعی ایجاد کرد؛ اما نکته بسیار مهم در فرایندهای انتقال مایعات و توالی‌یابی و بیشترین بهره‌وری از کاربردهای آن، زمانی است که قطرات تشکیل شده یکنواخت و هم اندازه باشند. در این پژوهش، فرایند انتقال مایعات آزمایشگاهی به‌وسیله ابزار پین (که به‌عنوان یک ابزار توزیع تماسي جدید عمل مي‌کند) و با استفاده از نرم‌افزار کامسول شبیه‌سازی شده است. در این تحقیق برای حل معادلات جریان دوفازی از روش میدان فاز و برای مدل‌سازی حرکت رفت و برگشتی پین از دینامیک مش کمک گرفته شده است.
هدف اصلی این پژوهش، بررسی پارامترهای مؤثر بر حجم قطره استخراج شده و در مرحله بعد، قراردادن نمونه روی سطح می‌باشد. در این فرایند به‌منظور بررسی سرعت خارج‌شدن پین از مخزن نمونه، قطر پین، چگالی، ویسکوزیته و کشش سطحی مایع از اعداد بدون بعد رینولدز و مویینگی استفاده شد و مدل‌سازی دوبعدی متقارن محوری در 4 رینولدز و 6 مویینگی متفاوت انجام گرفت. برای تحلیل انرژی سطح پین و تأثیر آن بر حجم قطره، زاویه تماس‌های متفاوت برای سطح پین با مایع، مورد بررسی قرار گرفت. همچنین برای بررسی تأثیر حرکت شتاب‌دار پین در لحظه جدایش بر حجم قطره، حرکت پین با شتاب‌های مختلف مدل‌سازی شد و برای بررسی تأثیر شیار در نوک پین، مدل‌سازی سه‌بعدی برای پین با حجم شکاف 10 و 20 نانولیتری انجام گرفت. در نهایت عوامل مؤثر بر حجم نمونه قرار داده شده روی سطح (لام) مورد مطالعه قرار گرفت و پارامترهای سرعت حرکت پین برای تحویل نمونه، خواص سطح گیرنده (آب‌دوست و آب‌گریز بودن صفحه) و شیاردار بودن پین، با ایجاد یک مدل مناسب بررسی شد. تا حد زیادی، برداشت و توزیع تمرکز اصلي در این فرایند است؛ زیرا هسته اصلي اکثر آزمایش‌ها در علوم زیستي مي‌باشد؛ بنابراین، در این مطالعه به بررسي راهکارها و عواملی که باعث افزایش دقت و صحت در توزیع نمونه‌ها در روی سطح مي‌شود پرداخته شده است.