Antibiyotik tayinine yönelik biyosensör geliştirilmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Gıda Mühendisliği A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2017
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: NAZİFE NUR KARAÇAĞLAR
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): ALİ TOPCU
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Antibiyotikler, sağlık sektöründe en fazla kullanılan ilaç türlerinden biridir. Fakat yeterlilikleri gün geçtikçe yaygınlaşan bakteriyel direnç olgusundan dolayı sekteye uğramaktadır. İnsanlar tarafından antibakteriyel ilaçların yetersiz kullanımı, hayvanlarda antibakteriyellerin yaygın olarak kullanılması veya çevre ve gıdada antibakteriyel maddelerin bulunması antibiyotiğe dirençli bakteri suşlarının artmasına neden olmuştur. Antibiyotikler hayvanları tedavi etme, hastalıktan koruma amacı ile verilmekte ise de bazı durumlarda büyüme ve beslenme verimliliklerini artırma amacı ile de verilebilmektedir. Bu yüzden hayvanlarda ve hayvansal kaynaklı gıdalarda antibiyotiğin kontrolü son derece önemlidir. Bu kapsamda kalıntı antibiyotik düzeyinin kolayca saptanabileceği, hızlı ve hassas tayin sistemlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Antibiyotiklerin basit, hızlı ve hassas tayini, sağlık riskleri oluşturabilecek dirençli bakteri suşlarının artmasının engellenmesi ayrıca teknolojik açıdan gıda proseslerinde fermentasyon basamağında sorun oluşmasının engellenmesi açısından oldukça önemlidir. Özellikle gıda daha işlenmeden, çiftlikte veya fabrikada bu analizlerin hızlı bir şekilde yapılabilmesi önemlidir. Gıdalarda antibiyotik tayini için sıklıkla kullanılan immunoassayler, yüksek performanslı sıvı kromotografisi (HPLC) ve sıvı kromatografisi/kütle spektrometresi (LC/MS) gibi yöntemler oldukça hassas olmakla birlikte yüksek maliyetli olup, gelişmiş ve uzmanlık gerektiren ekipmanlara ihtiyaç duymaktadır. Bu tez kapsamında, antibiyotik tayinine yönelik basit, hızlı, düşük maliyetli ve Avrupa Birliği (EU) tarafından belirlenen maksimum kalıntı limiti (MKL) düzeyindeki hassasiyette bakteri temelli bir biyosensör sistemi geliştirilmesi hedeflenmektedir. Çalışmanın odağında süt hayvancılığında en çok kullanılan antibiyotik gruplarının tayini bulunmaktadır. Bu amaç doğrultusunda öncelikle, biyoanaliz sisteminde kullanılacak floresans özelliğe sahip bakteri hücrelerinin oluşturulması hedeflenmiştir. Bu nedenle, yeşil floresans proteininin (Green Fluorescence Protein-GFP) rekombinasyon yoluyla Escherichia coli hücrelerinde ekspresyonu sağlanmıştır. Bu aşamada, optimizasyon çalışmaları ile analiz sistemi antibiyotik tayini için iyileştirilmiştir. Antibiyotik tayini, canlı bakteri hücresinin antimikrobiyal varlığındaki inhibisyonu takip edilerek yapılmıştır. Analiz sisteminde floresans intensitesindeki değişim izlenmiştir. Bu kapsamda, ampisilin, basitrasin A, benzilpenisilin, furazolidon, gentamisin, linkomisin, neomisin, sefazolin, spektinomisin, spiramisin, streptomisin, sulfadiazin ve tetrasiklin antibiyotikleri denenmiştir. Değişen antibiyotik konsantrasyonlarına karşılık, floresans intensitesindeki artışın hızı belirlenerek denenen her antibiyotik için kalibrasyon eğrisi, gözlenebilme sınırı (LOD) ve tayin alt sınırı (LOQ) değerleri elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, geliştirilen yöntem ampisilin, benzilpenisilin, gentamisin, neomisin ve tetrasiklin 60 dakika içerisinde başarılı bir şekilde tayin edilebilmektedir. Bu antibiyotikler için elde edilen LOD değerleri sırası ile 3.33 ppb, 0.29 ppb, 28.00 ppb, 618.36 ppb ve 33.17 ppb olup, elde edilen bu değerler herbir antibiyotik için izin verilen MKL değerlerinden daha düşük düzeydedir. Tezde antibiyotik tayini için model sistem ve kalıntı antibiyotik açısından büyük risk oluşturan ve en çok denetime tabii gıda olan süt ele alınmış ve gerçek örnek denemeleri süt ile yapılmıştır. Bu kapsamda, ampisilin, benzilpenisilin, sefazolin, tetrasiklin, gentamisin ve neomisin antibiyotikleri içeren süt örnekleri kullanılmıştır. Elde edilen geri kazanım değerleri, % 91.00 ile % 105.85 arasındadır. Geliştirilen antibiyotik tayinine yönelik biyosensörün validasyon çalışmaları için doğruluk ve kesinlik değerleri incelenmiştir. Bu kapsamda gün içi ve günler arası tekrarlanabilirlik dataları incelenmiştir. Doğruluk için bias, kesinlik için bağıl standart sapma (RSD) değerleri hesaplanmıştır. Bias değerleri % -8.00 ile % 0.64 arasında iken, RSD değerleri % 1.30 ile % 7.34 arasında bulunmuştur.