A Lab-on-Chip device is in fact a small-miniaturized laboratory, capable of performing a variety of tests on the same sample maintaining its size compact. Microfluidic systems are part of this category because they allow carrying out different types of analysis on a very small amount of biological material, and they may perform analysis at single cell level. Through this type of devices, it is therefore possible to reduce the amount of used consumables, and have access to measures previously unthinkable. In this work, it is reported the studies performed regarding the application of acoustic actuation systems together with the already known optical systems, which are typically used in this type of device. In fact, by the generation of acoustic waves, it is possible derive the mechanical parameter of compressibility that, together with the deformability formed by the interaction of laser beams with single cell, allow to analyse more thoroughly the mechanical properties of single cells. The thesis work reported here can be divided into two parts: a first part theoretical, which describes what are the cellular characteristics of interest and the basis theory of optical and acoustic waves, and a second experimental part, in which it is presented the experimental setup, the procedure used and the data analysis carried. The purpose of this work is to show the actual usability and non-invasiveness of the acoustic waves along with optical ones or even in the absence of the latter

Analisi e realizzazione di un sistema micro-opto-acusto-fluidico per lo studio delle proprietà meccaniche di singole cellule. Un dispositivo Lab-on-Chip rappresenta di fatto un piccolo laboratorio in miniatura, capace di eseguire diversi tipi di esperimenti su uno stesso campione mantenendo delle dimensioni proprie contenute. I sistemi microfluidici fanno parte di questa categoria in quanto permettono di effettuare delle analisi di vario tipo su una quantità di materiale biologico molto ridotto, e possono anche svolgere analisi a livello di singole cellule. Tramite questo tipo di dispositivi è quindi possibile ridurre la quantità di materiale di consumo utilizzata, ed avere accesso a misure prima impensabili. In questo elaborato sono riportati gli studi svolti riguardo l’applicazione di sistemi di attuazione acustica accanto ai già noti sistemi ottici, che vengono tipicamente usati in questo tipo di dispositivo. Infatti, tramite la generazione di onde acustiche, è possibile ricavare il parametro meccanico di comprimibilità, che assieme alla deformabilità, ricavata dall’interazione di fasci laser con la singola cellula, permettono di analizzare in modo più approfondito le proprietà meccaniche delle singole cellule. Il lavoro di tesi qui riportato può essere diviso in due parti: una prima parte teorica, in cui vengono descritte quelle che sono le caratteristiche cellulari di interesse e la teoria che sta alla base di onde ottiche e acustiche, e una seconda parte sperimentale, in cui viene presentato il setup sperimentale, la procedura sperimentale utilizzata e l’analisi dei dati svolta. Tutto ciò è volto a mostrare l’effettiva utilizzabilità e non invasività delle onde acustiche assieme a quelle ottiche o anche in assenza di queste ultime

Analysis and realization of a micro-opto-acusto-fluidic system for the study of single-cell mechanical properties.

FABRIS, RICCARDO
2014/2015

Abstract

A Lab-on-Chip device is in fact a small-miniaturized laboratory, capable of performing a variety of tests on the same sample maintaining its size compact. Microfluidic systems are part of this category because they allow carrying out different types of analysis on a very small amount of biological material, and they may perform analysis at single cell level. Through this type of devices, it is therefore possible to reduce the amount of used consumables, and have access to measures previously unthinkable. In this work, it is reported the studies performed regarding the application of acoustic actuation systems together with the already known optical systems, which are typically used in this type of device. In fact, by the generation of acoustic waves, it is possible derive the mechanical parameter of compressibility that, together with the deformability formed by the interaction of laser beams with single cell, allow to analyse more thoroughly the mechanical properties of single cells. The thesis work reported here can be divided into two parts: a first part theoretical, which describes what are the cellular characteristics of interest and the basis theory of optical and acoustic waves, and a second experimental part, in which it is presented the experimental setup, the procedure used and the data analysis carried. The purpose of this work is to show the actual usability and non-invasiveness of the acoustic waves along with optical ones or even in the absence of the latter
2014
Analysis and realization of a micro-opto-acusto-fluidic system for the study of single-cell mechanical properties.
Analisi e realizzazione di un sistema micro-opto-acusto-fluidico per lo studio delle proprietà meccaniche di singole cellule. Un dispositivo Lab-on-Chip rappresenta di fatto un piccolo laboratorio in miniatura, capace di eseguire diversi tipi di esperimenti su uno stesso campione mantenendo delle dimensioni proprie contenute. I sistemi microfluidici fanno parte di questa categoria in quanto permettono di effettuare delle analisi di vario tipo su una quantità di materiale biologico molto ridotto, e possono anche svolgere analisi a livello di singole cellule. Tramite questo tipo di dispositivi è quindi possibile ridurre la quantità di materiale di consumo utilizzata, ed avere accesso a misure prima impensabili. In questo elaborato sono riportati gli studi svolti riguardo l’applicazione di sistemi di attuazione acustica accanto ai già noti sistemi ottici, che vengono tipicamente usati in questo tipo di dispositivo. Infatti, tramite la generazione di onde acustiche, è possibile ricavare il parametro meccanico di comprimibilità, che assieme alla deformabilità, ricavata dall’interazione di fasci laser con la singola cellula, permettono di analizzare in modo più approfondito le proprietà meccaniche delle singole cellule. Il lavoro di tesi qui riportato può essere diviso in due parti: una prima parte teorica, in cui vengono descritte quelle che sono le caratteristiche cellulari di interesse e la teoria che sta alla base di onde ottiche e acustiche, e una seconda parte sperimentale, in cui viene presentato il setup sperimentale, la procedura sperimentale utilizzata e l’analisi dei dati svolta. Tutto ciò è volto a mostrare l’effettiva utilizzabilità e non invasività delle onde acustiche assieme a quelle ottiche o anche in assenza di queste ultime
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.14239/24223