Metabolit tayinine yönelik biyoesinlenmiş nanomalzemelerin geliştirilmesi ve uygulamaları
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2016
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: ERDOĞAN ÖZGÜR
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): ADİL DENİZLİ, LOKMAN UZUN
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Tez çalışması üç temel kısımdan oluşmaktadır: i) melatonin baskılanmış floresans nanopartiküllerin üretimi; ii) biyoesinlenilmiş sensör yüzeylerinin tasarımına yönelik polimerik filmlerin üretimi ve iii) DNA yapısından esinlenerek aç-kapa nükleotid temelli elektrotların üretimi. Potansiyel metabolik biyobelirteçlerin kantitatif tayinine yönelik polimerleştirilebilen terbiyum(III) kompleksi temelli moleküler baskılanmış akıllı floresans nanopartiküller sentezlenmiştir. MIP nanopartikül sensörün etkinliğinin gösterimi için melatonin model metabolit olarak seçilmiştir. Bu biyoalgılama platformunda, daha derin penetrasyon kabiliyeti, ihmal edilebilir oto-floresans, floro ışıldama olmaması ve keskin absorpsiyon ve emisyon çizgileri, uzun ömür ve üstün foto kararlılığa sahip olması nedeniyle lantanit iyon kompleksinden yararlanılmıştır. Lantanit iyonlarının karboksilik asit gruplarına olan yüksek afinitesinden dolayı terbiyum(III) iyonlarının ve melatoninin koordinasyonu için sırasıyla amino asit temelli fonksiyonel monomerler olan N-metakriloil-L-aspartik asit (MA-Asp) ve N-metakriloil-L-triptofan (MATrp) kullanılmıştır. Floresans MIP nanopartiküller, terbiyum(III):MA-Asp ve melatonin:MATrp komplekslerin oluşturulmasının ardından miniemülsiyon polimerizasyonu ile sentezlenmiştir. Floresans MIP nanopartiküller sulu çözeltiden melatonin tayini için kullanılmıştır. Biyolojik moleküllerin ya da aktif bölgelerinin yapay polimerlerin omurgalarına entegrasyonu ile tipik biyomoleküllerin biyotanıma özelliklerini biyo-taklit etme işlemi gerçekleştirebilir. Amino asitlerin kalıntı grupları, geniş bir yelpazedeki biyolojik yapının fonksiyonel özelliklerinin ve oldukça seçici substrat bağlama kabiliyetinin merkezinde yer almaktadır. Böylelikle bu çalışmanın ikinci kısmında, L-Histidin amino asitininin polimerleşebilen türevi olan N-metakriloil-L-histidin (MAH) sentezlenmiştir. Elde edilen işlevsel monomer (N-metakriloil-L-histidin) polivinil alkol varlığında ayarlanabilen gözenekli bir yapının eldesi için altın bir yüzey üzerinde polimerleştirilmiştir. Kontrol amaçlı olarak, gözenek yapısına sahip olmayan ve fonksiyonel olmayan polimerik yapılar (MAH ve PVA varlığında ve yokluğunda) sentezlenmiştir. Sentezlenen polimerik filmlerinin yüzey morfolojisinin karakterizasyon için taramalı elektron (SEM) ve atomik kuvvet (AFM) mikroskopları kullanılmıştır. Polimerik filmin Cu(II) iyonlarına ait belirgin afinitesinin gösterimi için elektrokimyasal davranışı da diferansiyel puls voltametrisi (DPV) ile incelenmiştir. Ayrıca, önerilen stratejinin kuvars kristal mikroterazi (QCM) elektrot yüzeyinde gerçek zamanlı supramoleküler yapının kendiliğinden düzenlenmesinde uygulanılabilirliği gösterilmiştir. DNA genetik bilginin taşınmasındaki ve bu genetik bilginin protein sentezinde merkezi role sahip olmasının yanında ayrıca nükleotidler olarak adlandırılan tekrarlayan birimlerden oluşan doğal bir biyopolimerdir. Biyolojik işlevlerinin yanı sıra sahip olduğu fiziksel ve kimyasal özellikleri ile biyoanaliz, DNA bilgisayarı, DNA nanoteknoloji ve nanotıp gibi alanlarda kullanılmak üzere kovalent olmayan hidrojen bağları ile tamamlayıcı DNA sarmallarının kendi kendine eşlemesi taklit edebilen farklı özellikte işlevsel malzemelerin geliştirilmesinde kullanılabilir. Bu bağlamda, tez çalışmasının bu kısmında, DNA'dan esinlenerek adenin, timin ve guanin gibi bazların (oluşturdukları hidrojen bağları DNA yapısını stabilize ederler) benzotriazolmetakrilat ile polimerleşebilen türevleri sentezlenmiştir. Böylelikle, metakriloilamidoadenin (MA-Ade), metakriloilamidoguanin (MA-Gua) ve metakriloilamidotimin (MA-Thy) monomerleri sentezlenmiş ve nükleotid işlevselliği taşıyan akrilamit temelli doğrusal polimerik omurgalar hazırlanmıştır. Sonrasında sentezlenen doğrusal polimerler (poli-Ade, poli-Gua, poli-Thy) camsı karbon elektrot üzerinde grafen (iletkenliğin artırılması amacıyla) ile etkileştirilip değişen sıcaklık ile ayarlanabilen/programlanabilir elektrotların geliştirilmesinde kullanılmıştır. Sıcaklığın ve tarama hızının etkisinin belirlenmesi amacıyla bazı spektroskopik ve impedimetrik ölçümler gerçekleştirilmiştir. Son olarak da interpolimerik sistemdeki sıcaklığa bağlı olarak değişen geçişi (aç-kapa arayüzeyler) spektrofotometrik ölçümler (sıcaklık kontrollü salınım çalışması için) gerçekleştirilmiştir. Kontrollü salınım çalışmalarında triptofan kullanılmıştır.