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dc.contributor.advisor Moon, Sang Jun -
dc.contributor.author Lee, Ji Eun -
dc.date.accessioned 2017-05-10T08:51:21Z -
dc.date.available 2015-01-12T00:00:00Z -
dc.date.issued 2015 -
dc.identifier.uri http://dgist.dcollection.net/jsp/common/DcLoOrgPer.jsp?sItemId=000001922087 en_US
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/20.500.11750/1394 -
dc.description.abstract Circulating tumor cells (CTCs) is considered as the indicator of primary cancer of patient since CTCs escape from the primary cancer. The separation and subsequent molecular analysis of CTCs are required to diagnosis, treatment and development of the new drug and biomarker. The microfluidic based separation technology is continuously developed, because of the advantages of microfluidics such as easy handling, low-cost fabrication and integration with optical or electrical systems. The size based hydrodynamic separation technology, especially multi-orifice flow fractionation (MOFF) can offer the high throughout, the high cell viability with labelling process. Also this microfluidic system can isolate CTCs with almost 100% of the capture efficiency, but near to 0% of the capture purity. The problem is the size overlap between a leukocytes and CTCs. The deformability of the cells actually affects to the separation process, however, the deformability of cells is not discussed. To enhance the capture purity, the deformability should be considered, because the cell deformability affects to the result.
In this research, the trajectories of rigid and deformable particles are analyzed using COMSOL simulation. In result, the deformability parameter affects to the change of trajectories of rigid and deformable particles. Moreover the increased fluid velocity and the number of stage enhanced the gap of the trajectories of two types of particles, it should be considered to improve the capture purity as well as the cell size. ⓒ 2015 DGIST
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dc.description.tableofcontents 1. INTRODUCTION 1--
1.1 Objectives and Motivations 1--
1.2 Background information 6--
1.3 Current research and principle 25--
1.4 Limitations and Hypothesis 44--
2. Materials and Methods 46--
2.1 Theoretical fundamentals 46--
2.1.1 Fluid flow 46--
2.1.2 Solid mechanics 48--
2.1.3 Fluid solid interaction (FSI) 49--
2.2 Design and simulation 50--
3. Results and Discussion 55--
3.1 Rigid particle and deformable particle in MOFF 55--
3.2 Comparison MOFF and compacted MOFF 60--
3.3 Particle trajectory in compacted MOFF 62--
3.3.1 Focusing position with different fluid velocity 63--
3.3.2 Focusing position with different deformability 65--
3.4 Particle trajectory in ending expansion area 71--
3.4.1 Focusing position with different initial position 72--
3.4.2 Focusing position with different deformability 73--
4. Conclusion 78--
References
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dc.format.extent 92 -
dc.language eng -
dc.publisher DGIST -
dc.subject circulating tumor cells (CTCs) -
dc.subject microfluidics -
dc.subject deformability of cell -
dc.subject COMSOL simulation -
dc.subject 순환 암세포 -
dc.subject 마이크로플루이딕 -
dc.subject 세포 변형성 -
dc.subject COMSOL 시뮬레이션 -
dc.title A new approach for separation of circulating tumor cells (CTCs) in the microfluidics to enhance the capture purity with COMSOL simulation -
dc.title.alternative 마이크로플루이딕을 기반으로 하는 순환 암세포 분리 순도의 증대를 목적으로 하는 COMSOL 시뮬레이션을 이용한 새로운 접근 -
dc.type Thesis -
dc.identifier.doi 10.22677/thesis.1922087 -
dc.description.alternativeAbstract 본 논문은 마이크로플루이딕 기반의 순환 암세포 분리에서 그 효율 및 분별 순도를 증대시키기 위하여 COMSOL 시뮬레이션을 통해 새로운 접근법을 다룬다. 순환암세포는 인체 내의 암으로부터 파생되어 혈관이나 림프선을 따라 온 몸을 순환하는 암세포로, 암의 현재 상태 및 암에 대한 정보를 가지고 있는 정보처로 여겨진다. 순환 암세포의 분리와 분리된 순환 암세포의 분자분석으로 인해 진단, 치료, 새로운 약물의 발달 및 바이오 마커의 발견을 수행할 수 있다. 마이크로플루이딕을 기반으로 하는 분리 기술은 쉽게 혈액 샘플을 다룰 수 있으며 낮은 가격의 공정 및 광학적인 시스템이나 전기적인 시스템과의 통합이 가능하여 그 효율이 증가 할 수 있기 때문에 계속적으로 발달하고 있다. 그 중 세포의 크기 차이를 기반으로 하는 유체역학적인 분리 방법 중 특히 multi-orifice flow fractionation (MOFF)는 순환 암세포를 100%에 가깝게 분리해 낼 수 있지만 분리된 샘플에서 순환 암세포의 순도는 거의 0%에 가깝다. 순도가 아주 낮은 이유는 혈액 내 백혈구의 크기 범위와 순환 암세포의 크기 범위가 일치하기 때문에, 크기가 암세포와 비슷하거나 같은 백혈구는 같은 곳으로 집중되어 분리되기 때문에 암세포 분리 순도에 영향을 미친다. 그러나 이러한 관점은 낮은 분리 순도의 현상을 이해하기에는 부족하며, 추가적인 관점으로 해석해야 한다. 추가적인 관점으로 유체 역학적인 분리 중에 발생하는 세포의 변형성을 고려해야 할 필요가 있다. COMSOL 시뮬레이션을 기반으로 마이크로플루이딕 모델링을 하여 세포의 변형성을 암세포 모델과 혈액세포 모델에 인가하였을 때, 암세포 분리의 순도에 세포 변형성의 영향에 대해 연구를 수행하였다. 그 결과 세포의 변형성으로 인하여 비교적 변헝 특성이 작은 암세포는 본래의 집중되어야 하는 지점보다 벗어나 집중되고, 변형 특성이 큰 백혈구가 오히려 암세포의 집중 지점으로 모이기 때문에 분류된 샘플의 순도가 낮아지게 된다. 때문에 세포 변형성으로 인한 순도 감소의 문제점을 해결하기 위해서는 세포의 변형성이 고려 되어야 하며, 분리 순도를 높이기 위해서 세포의 크기뿐만 아니라 세포의 변형성의 차이를 증가시키는 마이크로플루이딕 기술이 제안되어야 한다. ⓒ 2015 DGIST -
dc.description.degree Master -
dc.contributor.department Robotics Engineering -
dc.contributor.coadvisor Park, Tae Joon -
dc.date.awarded 2015. 2 -
dc.publisher.location Daegu -
dc.description.database dCollection -
dc.date.accepted 2015-01-12 -
dc.contributor.alternativeDepartment 대학원 로봇공학전공 -
dc.contributor.affiliatedAuthor Lee, Ji Eun -
dc.contributor.affiliatedAuthor Moon, Sang Jun -
dc.contributor.affiliatedAuthor Park, Tae Joon -
dc.contributor.alternativeName 이지은 -
dc.contributor.alternativeName 문상준 -
dc.contributor.alternativeName 박태준 -
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Department of Robotics and Mechatronics Engineering Theses Master

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