- Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi
- Special Issue: 2019 Special Issue
- Polimeraz Zincir Tepkimesi İçin bir Sıcaklık Çevrimcisi Tasarımı
Polimeraz Zincir Tepkimesi İçin bir Sıcaklık Çevrimcisi Tasarımı
Authors : Mehmet Yüksekkaya, Ayçanur Tekin, Merve Nil Yamandir
Pages : 367-374
Doi:10.31590/ejosat.638334
View : 12 | Download : 4
Publication Date : 2019-10-31
Article Type : Research
Abstract :DNA replikasyonu, çift sarmaldaki DNA'nın ana ipliklerinin ayrıldığı ve her birinin yeni bir iplik üretmek üzere kopyalandığı işlemdir. Gen çoğaltma, günümüzde gen analizinde en çok kullanılan yöntemlerden biridir. Polimeraz Zincir Tepkimesi (PZT) gen bölütlerinin ilgili enzim varlığında, uygun sıcaklık değişimleri ile çoğaltılması tekniğidir. PZT, genetik tanı testlerinde ve yeni nesil gen dizileme teknolojilerinde kullanılmasıyla, genetik bilimin önemli basamağı olmuştur. PZT için DNA tüp haznelerinin sıcaklığını belli ayrık değerlerde (90°C,55°C,72°C) belli sürelerde otomatik olarak tutan sıcaklık çevrimcisi kullanılır. Bu çalışmada, Polimeraz Zincir Reaksiyonunun ana elemanı olan bir sıcaklık çevrimcisi tasarlanmıştır. Sıcaklık çevrimcisi güç kaynağı, ısıtıcı - soğutucu malzeme, fan, sıcaklık ölçer, kontrol devresi, tüp haznesi ve hazne kutusundan oluşmaktadır. Isıtma-soğutma işlemlerini gerçekleştirmek için Peltier eleman kullanılmıştır. Piyasadaki Peltier elemanlar araştırılmış ve tasarım için uygun olana karar verilmiştir. Sıcaklık ölçüm için uygun sensörler belirlenmiştir. Tüp haznesi için bilgisayar destekti tasarım yapılmış ancak prototip için torna tezgahında üretim yapılmıştır. Isı değişimini korumak için kapalı bir kutu satın alınmış ve tasarıma uyarlanmıştır. Sıcaklık kontrolü için PID kontrol protokolü belirlenmiş ve tasarım gerçekleştirilmiştir. Kontrol devresinde mikrodenetleyici kontrolü için Arduino Uno, peltier elemanlara gelen akımın polaritesini değiştirmesi ve fan kontrolü için röleler ve kaynaktan gelen akımın uygulanma süresini kontrol etmek için bir anahtar bulunmaktadır. PID kontrol algoritması sıcaklık çevrim sayısını girdi olarak alır ve PZT için gerekli sıcaklık değerlerini ve uygulama sürelerini belirler. Sıcaklık sensörü tüp haznesine en yakın konuma yerleştirilmiştir. Sıcaklık sensöründen gelen bilgi gerekli sıcaklık değeri ile kıyaslanır ve PID katsayısı ısıtma ya da soğutmanın uygulanma süresi cinsinden belirlenir ve bu süre boyunca anahtarın açık kalması sağlanır. Soğutma için peltierlere uygulanan akımının polaritesi değiştirilir ve soğutma için kullanılan fan çalıştırılır. Tüm kontrol algoritması Arduino Uno üzerinde tasarlanmıştır. Tüm sistem 0.2 mL ‘lik tüplerin bulunduğu kutu, ve 12V 6A’lik güç kaynağı ve kontrol devresinden oluşmaktadır. Tüm sistem 1200 TL (207 USD)’ye mal olmuştur. Döngüyü sağlayarak sıcaklık değişimlerinin meydana geldiği gözlenmiş ancak testler ve PID katsayılarının belirlenmesi devam etmektedir.Keywords : PZT, Polimeraz Zincir Tepkimesi, DNA Çoğaltılması, Gen Analizi, Sıcaklık Çevrimcisi, Sıcaklık Çevrimi