İmmünobiyosensörlerde biyomoleküllerin dedeksiyonu için immobilizasyon yöntemlerinin geliştirilmesi

Abstract

Biyosensörler, bir biyolojik algılayıcı ile hedef analitin arasındaki etkileşimin yarattığı değişiklikten sinyal üreten bir transdüserin kombinasyonundan oluşan cihazlardır. Biyosensörlerin performans parametreleri; hızlı geriye dönme zamanı, dinamik cevap, tekrarlanabilirlik, seçicilik, kantitatif ölçüm sınırı, tespit sınırı, geniş ölçüm aralığı, doğrusallık ve hassasiyetdir. Biyosensörlerin hassasiyetine büyük ölçüde etki eden immobilizasyon etkinlikleri biyoalgılayıcı yüzeyde farklı metodlar ile gerçekleştirilmektedir. Tez kapsamında yapılan çalışmada elektrot yüzeyinde kendiliğinden oluşan tek tabakalar (self assembled monolayer (SAM)) oluşturularak analit immobilizasyonları gerçekleştirilmiştir. Tez çalışmasında geliştirilen kuvars kristal mikrobalans (QCM) immünosensöründe immobilizasyon etkinliğinin belirlenmesi çalışmaları için Fumonisin (FUM) biyomolekülü model olarak kullanılmıştır. FUM, Fusarium Moniliforme ve Fusarium Proliferatum isimli küf mikroorganizmaları tarafından üretilen bir mikotoksin türüdür ve diğer mikotoksinler gibi ABD Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) , Avrupa Komisyonu (E.C.) ve ülkemizde Türk Gıda Kodeksi tarafından getirilen regülasyonlar (düzenlemeler) ile izlenmektedir. FUM kontaminasyonunda laboratuvar odaklı enstrümantal analitik sistemler ile tayinlerin yanı sıra yerinde tespit imkanları sunmasına bağlı olarak biyosensörler ile tayin metodları üzerine çalışmalar da geliştirilmektedir. Tez kapsamında FUM'ne karşı üretilen Monoklonal Antikorlar (Mab) kullanılarak FUM dedeksiyonu yapabilen QCM immünosensörü ilk kez geliştirilmiştir. Çalışmada immobilizasyon etkinliğinin önemini ortaya koyan stratejiler sayesinde regülasyonların belirlediği aralıklarda FUM tayini yapılabilen bir sensör geliştirildi. FUM'nin yüzeye immobilizasyonunda SAM ajanı olarak en sık kullanılan 11-merkaptoundekanoik asit'in yanı sıra yine lineer ajanlardan 11-merkaptoundekanamid (MUD) ve 11-merkaptoundekanol (MUO) kullanılarak yüzey modifikasyonları yapıldı. İmmobilizasyon etkinliğinin arttırılmasında lineer ajanlara alternatif olarak; kendiliğinden SAM oluşturmaları, farklı topografik yapıları ile analiti sunma/yakalama kabiliyetleri ve yüksek derecede ıslanabilme özelliklerinden dolayı dendronlar kullanıldı. İmmobilize olan analitin elektrodlara ve birbirlerine olan uzaklıklarının ölçümlerdeki hassasiyet üzerine etkisinin belirlenmesi amacıyla 3 farklı nesilden (jenerasyon) dendronlar kullanıldı. Bu amaçla bis-MPA dendron-8-hidroksil-1thiol (G3 DND), bis-MPA dendron-16 hidroksil-1 thiol (G4 DND) ve bis-MPA dendron-32 hidroksil-1 thiol (G5 DND) dendronları ile FUM immobilizasyonları gerçekleştirildi. Yüzeyde dendronların kullanılması ile yüksek sensör yanıtlarının elde edilmesine karşın verilerde güven sınırlamasından dolayı iki katmanlı sensör yüzeyleri oluşturuldu ve MUD ile SAM oluşturulduktan sonra yüzeyde ikinci bir katman olarak dendronlar kullanıldı. Geliştirilen tüm elektrot yüzeyleri ölçümlerde algılama, hassasiyet, doğruluk ve tekrarlanabilirlik parametreleri açısından irdelendi. Biyosensörlerde immobilizasyon etkinliğini ortaya koyan bu çalışmalar sayesinde, 0.008 ppm algılama limitine sahip, güvenilir, tekrarlanabilir, yüksek hassasiyette FUM ölçümü yapabilen QCM immünosensörü geliştirildi.