طراحی و امکان سنجی ساخت یک ریز سیستم برای آنالیز سلول های بیولوژیکی براساس تکنیک طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی

رویکرد تحقیقات در زمینه علوم بهداشت و کاربردهای بیولوژیکی و شیمیایی در طول ده سال اخیر، به سمت کوچک ساختن سیستم ها میل نموده و راهکارهای سریعتر و موثرتری را برای تجزیه تحلیل های سلولی و بافتی فراهم می نماید. امروزه روش های سنجش بافت های بیولوژیکی با میکروساختارهای سیلیکونی و شیشه ای ارتباط بسیار نزدیک و کاربردهای گسترده ای یافته و با بهره گیری از پیشرفت های روزافزون این تکنیک ها، منافع زیادی کسب می کند. طیف سنجی امپدانس الکتروشیمیایی (eis)، روشی برای تحلیل خواص الکتریکی مواد شیمیایی و بیولوژیکی در فرکانس های مختلف می باشد. از مزایای این تکنیک می توان به امکان تحلیل تک سلول، صرفه جویی در زمان، غیر تهاجمی بودن و عدم نیاز به تجهیزات حجیم الکتریکی یا نوری اشاره کرد. پایان نامه پیش رو شامل بررسی تکنیک ها، شبیه سازی، طراحی و امکان سنجی ساخت سیستمی با قابلیت اندازه گیری امپدانس در محدوده فرکانسی 250 هرتز تا 500 کیلوهرتز بر روی تراشه psoc است. انتخاب سیگنال تحریک پهن باند یا اصطلاحاً چرپ بجا ی سیگنال های تک فرکانس، سبب مزیت این سیستم از نظر سرعت و دقت طیف سنجی و نیز سادگی پیاده سازی آن می گردد و از جاروب فرکانسی سیگنال تحریک با اسیلاتورهای حجیم و گران قیمت بی نیاز می سازد. سخت افزار و نرم افزار لازم بر روی تراشه psoc آزموده شده و مدار چاپی لازم برای این تراشه طراحی و ساخته شده است. در این پروژه، ابتدا امپدانس سنجی واطلاعات پایه مورد نیاز در مورد سلول ها و پارامترهای الکتریکی آن ها را مطرح کرده و در ادامه با مطالعه تکنیک های استخراج امپدانس و ساختار الکترودها، تأثیر پارامترهای مختلف سیستم بر اندازه گیری طیف بیوامپدانس در نرم افزار comsol multiphysics مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی های نظری انجام شده، تمایز خوبی برای تشخیص حضور سلول، شکل سلول، ضخامت غشاء، ماهیت سیتوپلاسم سلول و همچنین مایع خارج سلولی را نشان می دهد.