Memeli Hücre Transfeksiyonu için Ark Önleme Sistemli Yüksek Voltajlı Elektroporasyon Cihazının Tasarımı ve Geliştirilmesi


Saçu İ. (Yürütücü), Aydın Ö. , Olsıdo ahmed A., Benk R.

  • Proje Türü: TÜSEB Projesi
  • Proje Grubu: Tıp Sağlık
  • Projenin Yürütüldüğü Birim: Mühendislik Fakültesi
  • Başlangıç Tarihi: Eylül 2026
  • Bitiş Tarihi: Eylül 2028

Özet

Elektroporasyon, kontrollü elektrik darbeleri ile hücre zarında geçici gözenekler oluşturarak DNA, RNA ve protein komplekslerinin hücre içine aktarılmasını sağlayan temel bir biyoteknoloji yöntemidir. CRISPR genom düzenleme, mRNA terapötikleri, CAR-T hücre üretimi ve (Induced Pluripotent Stem Cells) IPSC reprogramlama gibi kritik araştırma alanlarında vazgeçilmez bir araç olan elektroporasyon cihazlarının mevcut ticari maliyetleri vergiler hariç (5.000–20.000 USD) ve tescilli sarf malzeme bağımlılığı, özellikle Türkiye'deki araştırma laboratuvarları için ciddi bir erişim engeli oluşturmaktadır. Literatürdeki düşük maliyetli alternatifler ise dar voltaj aralığı, tek dalga formu desteği, memeli hücre validasyonu eksikliği ve yetersiz güvenlik mekanizmaları gibi sınırlılıklar taşımaktadır. Bu proje, özgün tasarım flyback DC-DC yüksek voltaj dönüştürücüsü, yeni nesil SiC MOSFET darbe teknolojisi ve entegre ark koruma sistemi ile bu boşluğu doldurmayı hedeflemektedir.

Proje, modüler donanım tasarımı ve biyolojik validasyon olmak üzere iki paralel metodoloji üzerine kurulmuştur. Donanım geliştirme; flyback DC-DC yüksek voltaj dönüştürücüsü (100–1000 V), SiC MOSFET tabanlı kare dalga darbe jeneratörü (250µ– 50 ms), yüksek voltaj kapasitör bankası, iki katmanlı ark koruma devresi ve mikrodenetleyici tabanlı dijital kontrol arayüzü olmak üzere ayrı PCB modülleri halinde gerçekleştirilecektir. Ön çalışma kapsamında flyback dönüştürücü simülasyonu tamamlanmış ve 1000 V çıkış kapasitesi doğrulanmıştır. Her uygun modüle iteratif mühendislik döngüsü (simülasyon → şematik → PCB → test → optimizasyon) ile geliştirilecek, 3D baskı ile özgün kasa tasarımı üretilecektir. Biyolojik validasyonda memeli hücre hattında (HEK293T) farklı plazmid DNA, ile sistematik parametre optimizasyonu performans testi yapılacaktır.