Preparation of hemoglobin imprinted surface plasmon resonance biosensors
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2017
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: YEŞEREN SAYLAN
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): ADİL DENİZLİ
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Proteinler yapısal, işlevsel ve organizasyon olmak üzere birçok temel özelliklere sahiptirler ve hücresel makinelerde daha büyük ve daha karmaşık birimler oluşturmak için lipidler ve karbonhidratlar gibi diğer makromoleküllerle yakından ilişkilidirler. Araştırmacılar, proteinlerin temel özelliklerini keşfetme üzerine yoğunlaşmış ve hastalıkların farklı aşamalarında önemli belirteçlerden biri olduklarını farkına varmışlardır. Son zamanlarda yapılan çalışmalarla yapılarının, derişimlerinin ve hatta yönelimlerinin hücresel etkileşimleri kolaylaştırmada çok önemli oldukları keşfedilmiştir. Hücrenin işlevselliğinde ve yapısındaki çok sayıda rolünden dolayı, proteinlerin önemini araştıran en çekici alanlardan biri, hastalıkların teşhisi için biyolojik birimleri tespit etmektir. Örneğin, hemoglobin -kırmızı kan hücrelerinde demir taşıyan protein- insan vücudunda oksijen ve karbon dioksit taşır. Aynı zamanda kandaki asit-baz dengesini de muhafaza eder. Klinik uygulamalarda, hemoglobin derişimleri, talasemi, anemi, lösemi, kalp rahatsızlığı ve aşırı kan kaybı gibi çeşitli hastalıklar ve sağlık durumu ile yakından ilişkilidir. Hassas ve doğru algılama platformları, hastalıkların erken teşhisi ve güvenilir bir şekilde öngörülmesinde böylesi hayati önemi olan protein belirteci hemoglobinin derişimlerini izlemek için yeni yollar yaratacaktır. Yüzey plazmon rezonans teknolojisi, protein belirteçlerini, ökaryotik hücreleri, bakteri ve virüsleri tanısal amaçlı algılamak için oldukça yaygın kullanılan bir teknolojidir. Bu algılama platformu, metal yüzeyin yakınında meydana gelen kırılma indeksindeki değişimleri ölçmek için mükemmel bir optik yöntem sağlar. Yüzey plazmon rezonans biyosensörler, diğer hassas algılama yöntemleri ile karşılaştırıldığında, sıcaklık ve yüzey salınımlarındaki küçük değişikliklerden bağımsız olarak, gerçek zamanlı ve etiketsiz analiz, yüksek algılama alanı (yüzey ve hacim duyarlılığı), kısa analiz süresi ve düşük maliyetli analiz gibi bir çok avantaja sahiptir. Bu belirgin özelliklerin yanı sıra, yüzey plazmon rezonans teknolojisi sadece potansiyel olarak farklı yüzey hassas cihazları ile entegre olamaz. Ayrıca çoklu algılama için kolayca uyarlanabilen çok yönlü yüzey değişikliklerine de olanak sağlar. Mükemmel bir yüzey modifikasyon tekniklerinden biri olan moleküler baskılama yöntemi, polimerik matriksteki hedeflerin tanımlanması için boşluklar oluşturmak için molekülleri bir kalıp olarak kullanır. Bu yöntem, farklı yük, üç boyutlu yapı ve fizikokimyasal özelliklere sahip hedefleri baskılamak için geniş bir alan sunar. Bu yöntem, karmaşık ve zaman alıcı laboratuvar yüzey modifikasyon yöntemlerinin aksine, hastalıkların teşhis, tarama ve izleme için hızlı, hassas, ucuz, kullanımı kolay ve seçici bir yaklaşım sunar. Yüksek seçicilik, fiziksel ve kimyasal dayanıklık, yüksek kararlılık, düşük maliyet ve tekrar kullanılabilirlikgibi özellikleri sayesinde, moleküler baskılanmış polimerler çok cazip hale gelmiştir ve birçok alanda, özellikle biyosensörlerde, teşhislerde ve çevresel izlemelerde uygulanır. Bu çalışmada, hemoglobini tayini için moleküler baskılanmış yüzey plazmon rezonans biyosensörü tasarlanmıştır. İlk olarak, hemoglobin:akrilamid ön-kompleksi kalıp molekül ve monomer karışımı ile hazırlanmış ve daha sonra metilenbis akrilamid çapraz bağlayıcısı, ön-kompleks karışımına polimerizasyon için bir nihai karışım oluşturmak üzere eklenmiştir. Ek olarak, nihai karışıma bir başlatıcı ve aktifleştirici çifti (amonyum persülfat ve tetrametil etilendiamin) de eklenerek yüzey plazmon rezonans biyosensör yüzeylerini kaplamak için kullanılmıştır. Monomer çözeltisi, döndürmeli kaplama tekniği ile yüzey plazmon rezonans biyosensör yüzeylerine homojen olarak dağıtılmıştır. Polimerizasyon, foto-polimerizasyon yöntemiyle gerçekleştirilmiştir. Polimerizasyonun sonunda, reaksiyona girmemiş monomerler ve safsızlıklar uzaklaştırılmış ve biyosensör oda sıcaklığında kurutulmuştur. Hemoglobin baskılanmış yüzey plazmon rezonans biyosensörü, ilk olarak Fourier dönüşümlü infrared spektroskopi-zayıflatılmış toplam yansıma, atomik kuvvet mikroskobu, elipsometre ve temas açısı ölçümleri ile karakterize edilmiştir. Daha sonra, hemoglobin baskılanmış yüzey plazmon rezonans biyosensörü, farklı hemoglobin derişimlerine sahip hemoglobin çözeltilerinden gerçek zamanlı hemoglobin tayini için analizler yapılmıştır. Hemoglobin baskılanmış yüzey plazmon rezonans biyosensörünün seçicilik ve tekrar kullanılabilirlik performansı da araştırılmıştır. Buna ek olarak, mikroakışkan entegreli yüzey plazmon rezonans biyosensörleri, poli metil metakrilat, çift taraflı yapışkan ve altın kaplı yüzey gibi farklı tabakalar kullanılarak gerçek zamanlı hemoglobin tespiti için hazırlanmıştır. Farklı modifikasyon basamaklarından sonra mikroakışkan entegreli yüzey plazmon rezonans biyosensörleri farklı hemoglobin derişimdeki çözeltilerle etkileştirilerek kinetik analizleri yapılmıştır. Son olarak, hemoglobin çözeltilerle ile iki farklı yüzey plazmon rezonans biyosensörleri arasındaki etkileşimin denge ve adsorpsiyon izoterm modelleri belirlenmiştir.