Avatud lähtekoodiga Trapjaw platvormi prototüüp mikroskoobi katteklaaside valmistamiseks üksikmolekul fluorestsents mikroskoopia jaoks
Kuupäev
2024
Autorid
Ajakirja pealkiri
Ajakirja ISSN
Köite pealkiri
Kirjastaja
Tartu Ülikool
Abstrakt
Bakalaurusetöö eesmärgiks on luua kvaliteetne kuid lihtsalt ehitatav, kasutatav ja odav robootikasüsteem ning vastav prototüüp katteklaaside pesemiseks, mis muudaks tootmisprotsessi lihtsamaks, standardiseeritumaks ja skaleeritavamaks. Prototüübi loomisel rakendatud avatud riistvara põhimõte võimaldab ka teistel laboritel sama süsteemi ehitada ja rakendada.
Täieliku sisepeegelduse fluorestsentsmikroskoopia on populaarsust kogunud tänu võimekusele teostada üksikmolekuli tundlikusega mõõtmisi, võimaldades uurida proovi populatsiooni üksikmolekuli tasemel, samas kui paljude klassikaliste analüütilise keemia meetodite mõõtmispiir algab miljonite või triljonite molekulide juures. Antud metoodikal on aga erilised nõuded elektroonika, optika, mehaanika ning ka proovi omaduste osas. Üks nõue proovile on segavate faktorite, näiteks mittespetsiifilise sidumise ja autofluorestsentsi madal tase. Viimast on võimalik saavutada pegüleeritud katteklaasidega, kuid kommertsiaalselt kättesaadav katteklaasid ei ole sobiva kvaliteediga ehk neid on vajalik toota kohapeal. TIRF mikroskoopia populaarsuse kasvuga ning katteklaaside tootmise keerukuse tõttu on tootmisprotsess muutunud pudelikaelaks, mida võiks lahendada odava ning lihstasti konstrueeritava vabavaralise katteklaase peseva robootikasüsteemiga..
Valiminud Trapjaw robootikasüsteemi prototüüpi on võimalik konstrueerida ka sügavama robootikataustata. Kasutusel on lihtsasti kättesaadavad elektroonikakomponendid nagu üldtuntud arendusplaat Arduino UNO. Samuti on enamus mehaanilistest komponentidest 3D prinditavad või kättesaadavad üldehituskauplustest. Töö käigus disainitav robootikasüsteem aitaks automatiseerida ning standardiseerida TIRF mikroskoopia katteklaaside tootmise protsessi.
Kirjeldus
The aim of the bachelor's thesis is to create a high-quality but easy-to-build, use and low-cost robotic system and a corresponding prototype for washing microscope slides, which would make the production process simpler, more standardized and scalable. The principle of open hardware applied in the creation of the prototype also allows other laboratories to build and implement the same system.
Total internal reflection fluorescence microscopy (TIRF) has gained popularity due to its single-molecule sensitivity, enabling the study of a sample population at the single-molecule level, whereas the limit of detection of classical methods stands at millions or trillions of molecules. However, this methodology requires dedicated electronics, optics and sample requirements. One requirement for a sample is the removal of confounding factors such as nonspecific binding and autofluorescence. The latter can be achieved with pegylated coverslips, but commercially available coverslips are not of suitable quality, i.e. they need to be produced by hand. Due to the growing popularity of TIRF microscopy and the complexity of the production of coverslips, the production process has created a bottleneck, while no cheap and easily constructable open hardware or commercial production system exists at the moment.
The design of the robotics system prototype enables its construction even without a robotics background. Easily available electronic components such as the Arduino UNO development board are used. Also, most of the mechanical components are 3D printable or available from hardware stores, which makes the open hardware system easy to manufacture and construct. The robotics system designed would automate and standardize the production process of TIRF microscopy coverslips, making the researchers' work more efficient and saving valuable time.
Märksõnad
Vabavara, robootika, 3D printimine, fluorestsentsmikroskoopia, biokeemia