DNA veya protein çözeltilerinin damla buharlaşması ile bıraktığı kalıntıların geometrisinin kontrolü
Control the shape of the deposition by droplet evaporation of DNA or protein solutions
Yazar: ÜMİT GÜLYÜZ
Danışman: PROF. DR. HÜSNÜ YILDIRIM ERBİL
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Damla buharlaşması günlük hayatta çok sık karşılaşılan bir olaydır. Bu olay sadece günlük hayatta değil, ayrıca DNA çiplerin hazırlanmasında DNA damlalarının sabit yüzey üzerinde buharlaştırılarak kalıntı oluşturmada da kullanılmaktadır. DNA çip uygulamasında kuruma sonunda yüzey üzerindeki DNA kalıntısının geometrisinin kontrolü önemli bir problem olarak görülmektedir. Bu çalışmada DNA damlalarının farklı yüzeyler üzerinde ve buharlaşma koşullarında buharlaşma denemeleri yapılarak kalıntıların geometrileri kontrol edilmeye çalışılmıştır.Bu tez iki aşamadan oluşmaktadır: ilk bölümde su, Tris-EDTA ve Lambda DNA çözeltilerinin farklı serbest yüzey enerjisine sahip altı yüzey üzerinde damla buharlaşmaları Optik Temas Açısı Ölçer ile takip edilmiştir. Sonuçlar DNA damlalarının buharlaşma davranışını etkileyen ana faktörlerden birinin Tris-EDTA olduğunu göstermiştir. DNA içeren damlaların kuruduktan sonra bıraktıkları kalıntılar Floresan Mikroskobu ile incelenmiştir. DNA zincirleri damla içinde merkezden kenara taşınmış ve halka şekilli yapılar oluşturmuştur. Çalışmanın ikinci bölümünde ise farklı buharlaşma koşulları ve katkı maddeleri ekleyerek DNA damlalarının kuruma davranışları ve bıraktıkları kalıntılar değiştirilmiştir. Az miktar etilen glikol eklenmesine rağmen DNA kalıntıları hidrofob yüzeyde halka yapılı şekillerden düz, homojen şekillere geçiş yapmıştır. Çalışmamız sadece DNA damlalarında değil birçok uygulamada polimer, kolloit, protein ve diğer partiküller içeren damlaların kalıntılarını kontrol etmek için etkili bir yöntem olarak kullanılabilir.

Abstract:
Droplet evaporation is a common phenomenon in everyday life. This phenomenon exists not only in everyday life, but also is used to obtain deposition by evaporation of DNA droplets on the substrate in the preparation of DNA chips. In DNA chip application, the control of the shape of the deposition on the substrate after the droplet totally dries up is seen as a major problem. In this work, we investigated the evaporation of DNA droplets on the different substrates and conditions to control the shape of the deposition.This thesis consists of 2 parts: In first part, the droplet evaporations of water, Tris-EDTA and the Lambda DNA solutions on the six substrates, which have different surface free energy, were examined by using Optical Contact Angle Meter. The results revealed that Tris-EDTA is one of the main factors, which affect the evaporation behavior of DNA droplet. The formation of deposits after totally drying out of drops containing DNA was investigated experimentally with Fluorescence Microscopy. DNA sequences in the droplet were transported from the center to the edge, and the resulting DNA sequences formed a ringlike profile. In second part, the drying and deposit formation processes of DNA solution droplets were altered by the addition of additives and changing the evaporation conditions. It was found that even if the amount of additive is quite small, it drastically changes the final profile of the DNA deposit from a ringlike profile to a flat, homogeneous profile. Our work can be used an effective method for controlling the profile of not only for DNA but also the polymer, colloidal and other particle deposits of droplets in many applications.