Development of versatile and reusable target surfaces for matrix-assisted laser desorption/ıonization-mass spectrometry
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2011
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: ÖMÜR ÇELİKBIÇAK
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): BEKİR SALİH
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Farklı tiplere sahip yüzeyler üzerindeki lazer desorpsiyon/iyonlaşma (LDI) prosesleri genellikle matriks kullanılmayan ve hazırlanan yüzeylere yerleştirilen analiz moleküllerinin lazer vasıtasıyla yüzey üzerinden salınarak iyonlaştırıldığı tekniklerdir. Matrikslerden kaynaklanan girişimlerin bulunmaması, molekül ağırlığı 800 Da' dan küçük olan moleküllerin lazer desorpsiyon/iyonlaşma-kütle spektrometrisi (LDI-MS) ile analizlerini mümkün kılmaktadır. Bunun yanı sıra, örnek hazırlamak için gerekli süre ve madde miktarları oldukça düşüktür ve yüzeyler farklı türlerdeki maddelerin LDI-MS analizlerinde örnek hedef yüzeyi (sample target) olarak tekrar kullanılabilmektedir. Sağlamlık, tekrar kullanılabilirlik, düşük miktarda örnek hazırlama, yüksek hassasiyet, yüksek verim ve sekanslama kabiliyeti gibi önemli yararları yüzey yardımlı LDI-MS tekniklerini oldukça güçlü bir araç haline getirmektedir. Bu tezde sunulan veriler, küçük moleküllerin ve peptit/proteinlerin LDI-MS ile tayini amacıyla geliştirilmiş ve kullanılmış farklı tiplerdeki yüzeylerin başarılı uygulamalarını ortaya koymaktadır. Bu amaçla, oktadesiltriklorosilan (OTS) ve N-(3-trimetoksisililpropil)dietilentriamin (TPDA) moleküllerinin silikon yüzey üzerinde kendi kendine birikmeleriyle oluşmuş tabakalar (self-assembled monolayers), silikon yüzey üzerinde kendi kendine birikmeyle oluşmuş TPDA tek tabakalara ?-siyano-4-hidroksisinnamik asit (CHCA), 2,5-Dihidroksibenzoik asit (DHB) ve Sinapinik asit (SA) MALDI matrikslerinin kimyasal olarak bağlandığı yüzeyler, CHCA ve DHB MALDI matrikslerinin kimyasal olarak jel yapısına entegre edildiği parafin film üzerinde yer alan tetraetilortosilikat (TEOS) kullanılarak sentezlenmiş sol-jel yüzeyler, CHCA MALDI matriksinin kimyasal olarak jel yapısına entegre edildiği daldırarak-kaplama (dip-coating) yöntemiyle hazırlanmış tetrametilortosilikat (TMOS) kullanılarak sentezlenmiş sol-jel film yüzeyi ve hekzagonal bor nitrür (h-BN) parçacıkları LDI-MS çalışmalarında örnek hedef yüzeyleri olarak hazırlanmış ve kullanılmıştır. Tez kapsamında, geliştirilen yüzeylerin LDI-MS analizlerindeki etkinlikleri amino asitler (histidin, arjinin, valin, izolösin, lösin, triptofan, metiyonin, treonin ve fenilalanin), ilaç (akrivastin), peptitler (anjiyotensin I ve substans P) ve proteinler (insülin, sitokrom C ve sığır serum albumin (BSA)) gibi test maddeleri kullanılarak incelenmiştir. Ayrıca, yüzeylerin örnek hedef yüzeyi olarak tekrar kullanılabilirlikleri ve çok amaçlı kullanım özellikleri, test maddeleri ile sırasıyla gerçekleştirilen LDI-MS analizlerinden elde edilen kütle spektrometrik verilerin değerlendirilmesiyle belirlenmiştir. Tüm bunlara ek olarak, bu yüzeylerin kullanım potansiyelleri ve ortaya çıkabilecek engeller, temas açısı ölçümleri, elipsometrik kalınlık ölçümleri, FT-IR spektroskopisi, taramalı elektron mikroskopisi, bilgisayar tabanlı simülasyon ve hesaplamaları gibi karakterizasyon yöntemleriyle ayrıntılı olarak incelenmiştir. Elde edilen verilere göre, OTS- ve TPDA-SAMs ile modifiye edilmiş silikon yüzeylerin özellikle ilaç, amino asit ve peptit gibi küçük moleküllerin LDI-MS analizlerinde oldukça kullanışlı oldukları anlaşılmıştır. Bununla birlikte, bu yüzeylerin konvansiyonel MALDI analizlerinde hedef yüzeyi olarak kullanıldığı çalışmalarda, göreceli olarak yüksek molekül ağırlığına sahip anjiyotensin I, insülin ve sitokrom C proteinlerinin analizlerinde de oldukça başarılı oldukları görülmüştür. CHCA, DHB ve SA MALDI matriksleri ile kimyasal olarak modifiye edilmiş TPDA-SAMs silikon yüzeylerin, ilgili türlerin LDI-MS analizlerinde, çıplak OTS ve TPDA-SAMs yüzeylere kıyasla yeterince başarılı olmamalarına rağmen, matrikslerin MALDI prosesindeki kritik rollerine dair önemli veriler de bu çalışmalar sayesinde elde edilmiştir. Parafin yüzeyler üzerinde bulunan, yapısına CHCA veya DHB MALDI matriksi entegre edilmiş sol-jellerin, anjiyotensin I, insülin, sitokrom C ve sığır serum albumin gibi yüksek molekül ağırlıklı maddelerin LDI-MS analizlerinde yüksek başarı gösterdikleri görülmüştür. CHCA MALDI matriksinin kimyasal olarak entegre edildiği borosilikat cam üzerinde daldırarak-kaplama yöntemiyle hazırlanmış TMOS sol-jel film, küçük moleküllerin ve peptitlerin LDI-MS analizlerinde yüksek sinyal/gürültü oranına sahip molekül iyon sinyalleri üretme başarısını ortaya koymuştur. Son olarak, h-BN partiküllerinin değişik çözücüler içinde hazırlanmış süspansiyonları, anjiyotensin I ve substans P peptitlerinin LDI-MS analizlerinde kullanılmıştır. Sonuçlar, h-BN partiküllerinin sadece peptitlerin LDI-MS ile tayinlerinde değil, aynı zamanda, LDI iyon kaynağında bozunma (LDI in-source decay, LDI-ISD) çalışmalarında da peptit sekanslarına özgü parçalanmalar oluşturarak başarıyla kullanılabiliceklerini göstermiştir.