Endokrin bozucu hormonlara özgü gravimetrik nanosensörün hazırlanması ve moleküler modellenmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, NANOTEKNOLOJİ VE NANOTIP ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: GÜLGÜN AYLAZ
Danışman: Ayşe Müge Andaç
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Doğal östrojenik hormonların kadınlarda hormonal tedavilerde doğum kontrol hapı olarak ve veterinerlikte çiftlik hayvanlarının büyüme öncülleri olarak sıklıkla kullanılmaktadırlar. Bu bileşenlerin idrarla atılmalarıyla su kaynaklarına ya da toprağa karışması ile insan sağlığını ve yaban hayatını tehdit etmekte ve ayrıca sucul organizmalar üzerinde ciddi yan etkilerin oluşmasına neden olmaktadırlar. Kadınlar için menopoz sonrası hormon replasman tedavilerinde yaygın olarak kullanılan östrojenik hormonlar, doğal su kaynağı kirleticilerinin başında gelmektedir. ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA) tarafından 2020 yılında düzenlenen Endokrin Bozucu Kimyasal (EBK) kirleticiler listesinde yer alan östrojenik hormonlar, günümüzde kullanılan tespit yöntemleri ile ancak belirli sınırların üzerinde tespit edilebilmektedir. Equilin (Equ), kimyasal kirleticiler listesinde sağlık risk düzeyi 0.35 µg/L olan östrojenik hormonlardan biridir. Bu tez çalışmasında, endokrin bozucu su kirleticilerinden olan Equ'in, hızlı ve etkin bir şekilde gerçek zamanlı kantitatif tayini için yüksek maliyetli cihazlara ve uzman kullanımına ihtiyaç duyulmadan, yüksek hassasiyette ölçüm yapabilen bir kuartz kristal mikro terazi nanosensör hazırlanmıştır. Bu nanosensör sistemi ile hem Equ'in hem de 17β-estradiol, estron, estriol östrojenik hormonların etkileşimleri incelenmiştir. Ayrıca bu östrojenik hormonlar ile nanosensör etkileşimleri bilgisayarlı modelleme çalışmaları ile karşılaştırılmıştır. AutoDock moleküler modelleme programının kullanılması, hedef moleküle yüksek seçicilik ve afinite gösteren biyomimetik ligandların tasarımını kolaylaştıran bir araç olmuştur. Östrojenik hormonları üç boyutlu geometrik yapılarına göre seçici olarak tanıyacak ligand molekülleri olarak Tirozin (Tyr), Triptofan (Trp) ve Fenilalanin (Phe) amino asitleri seçilmiştir. Amino asitler ve östrojenik hormonların moleküller arası etkileşimlerinin serbest bağlanma enerjileri hesaplanarak birbirleriyle en çok etkileşim halinde olan moleküller belirlenmiştir. Moleküler modelleme sonuçları ile Equ ve Tyr, Trp ve Phe arasındaki etkileşimler esas olarak hidrofobik etkileşimlere dayandığı görülmüştür. Tyr, Trp ve Phe moleküllerinin sırasıyla fenil halkası, indol grubu ve fenil kısımları, Equ'in halka yapısına hidrofobik etkileşimlerle yönlenmişlerdir. Tez kapsamında, östrojenik hormonlar, QCM nanosensör sisteminde afiniteye dayalı etkileşimler ile kısa sürede hassas bir şekilde tespit edilmişlerdir. QCM nanosensörü 11-merkaptoundekanoik asit (11-MUA) ile kendiliğinden düzenlenen tek tabaka oluşturularak ve daha sonra Tyr, Trp ve Phe amino asitleri ile modifiye edilerek hazırlanmıştır. Bu tez çalışmasında geleneksel QCM sensör sistemlerinden farklı olarak amino asitlerin desorpsiyon mekanizması araştırılmıştır. Algılama işlemi, kuvars kristal yüzeyine bağlanan moleküllerin neden olduğu kütle artışı yerine yüzeyden uzaklaştırılan kütle miktarına bağlı olarak gerçekleşmiştir. Equ ve amino asitler arasındaki afinite etkileşimleri hem moleküler modelleme ile teorik olarak hem de gerçek zamanlı QCM ölçümleri ile deneysel olarak incelenmiş ve sonuçlar karşılaştırılmıştır. Equ için en düşük tespit limiti, 25-500 nM aralığında lineer dinamik algılama ile Tyr, Trp ve Phe modifiye QCM nanosensör için sırasıyla 4.59, 5.05 ve 6.30 ng/L olarak elde edilmiştir. Hem tespit limiti hem de QCM sensogramlarında meydana gelen rezonans frekansındaki değişimlere göre, Tyr ve Trp modifiye edilmiş QCM nanosensörlerin Phe modifiye edilene kıyasla daha yüksek performansa sahip oldukları bulunmuştur. Tez çalışması kapsamında QCM nanosensör ile ilk kez Equ analizi ve amino asitlerle olan etkileşimleri moleküler modellenmesi yapılarak bu alanda yapılacak olan birçok çalışmaya ışık tutacak niteliktedir.