Gıdalarda ve çevre sularında patojenik bakterilerin (E. coli) tanısı için nanopartikül esaslı tanı kitleri ve süspansiyon arraylerinin geliştirilmesi
Development of diagnostic test kits and suspension arrays based on nanoparticles for detection of pathogenic bacteria (E.coli) in food and environmental water
Yazar: AYFER ÇALIŞ
Danışman: DOÇ. DR. F.YEŞİM EKİNCİ ; PROF. DR. ERHAN BİŞKİN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Gıda Mühendisliği = Food Engineering ; Mikrobiyoloji = Microbiology
Dizin: Nanopartiküller = Nanoparticles

Özet:
Gelişmekte olan ülkelerde gıda kökenli enfeksiyonların başında Escherichia coli esaslı olanlar gelir. Bu çalışmanın amacı patojenik bakteriler, özellikle E.coli ve onun iki tehlikeli suşu O157:H7 ve O111:NM nin sulu ortamlarda ve sütte tanısı için spesifik antibadiler taşıyan magnetik yüklü nanopartikülerden (nanosorbentler) oluşan florasan mikroskop kullanılan ?tanı kitleri? ve ?süspansiyon arrayleri? geliştirmektir. Nanosorbentlerin üretiminde üç adımlı bir proses uygulanmıştır. Önce 50-200 nm boy aralığında manyetit nanopartiküller demir tuzlarının birlikte çöktürülmesi yöntemiyle üretilmiştir. Sonraki bölümlerde kullanılan manyetit nanopartiküllerin Zeta Sizer ile ölçülen boy ve boy dağılımları sırasıyla 78.2nm and 0.268 dir. TEM görüntileri nanopartiküllerin boyunun 20 nm olduğunu göstermiştir. Sonraki adımda bunlar COOH fonksiyonlar gruplar taşıyan polimerik tabaka ile kaplanmıştır. Polimer kaplamadan sonra nanopartiküllerin boyu 123.1nm ye çıkmış, boy dağılımı önemli miktarda değişmemiştir. hem manyetit nanopartiküller hem de bunların polimer kaplı formlarının süperparamanyetik oldukları saptanmıştır ?Süspansiyon arraylerde? E.coli suşlarının tanısı için suşa-spesifik antibadiler biyoligandlar olarak değerlendirilmiştir. Farklı suşları aynı ortamda tanımak için farklı antibadiler taşıyan farklı nanopartiküller iki farklı florasan boya ile (FITC ve RB) işaretlenmiştir. Kesikli ve akışlı manyetik ayırıcılar kullanılmıştır. Hedef bakteriler ile etkileşen nanosorbentleri izlemek için florasan mikroskoptan yararlanılmıştır. Her iki tür nanosrbent de hem sulu ortamlarda hem de sütte çok seçici olarak kullanılabilmişlerdir. Farklı E.coli suşlarını aynı süspansiyon array ile yaklaşık 30dk da oda sıcaklığında basit bir magnet ve florasan mikroskop kullanarak tanımak mümkün olmuştur.Anahtar Kelimeler: E. coli ve suşları; Tanı kitleri; Süspansiyon arrayleri; Manyetik yüklü polimerik nanopartiküller; Florasan işaretleme; Spesifik antibadiler.

Abstract:
Escherichia coli infection is one of the most prevalent causes of foodborne illness in developing countries. The objective of this study was to develop novel ?detection kits? and ?suspension arrays? for pathogenic bacteria, specifically E. coli, and its two dangerous strains, namely O157:H7 and O111:NM in aqueous media and milk which was based on magnetically loaded polymeric nanoparticles carrying specific antibodies (?nanosorbents?) and using fluoresence microscopy. A three step process was applied to prepare the nanosorbents. First, magnetite nanoparticles were prepared by a co-precipitation of iron salts in the size range of 50-200 nm. The average size and size distribution of the magnetic nanoparticles used in the following parts measured by a Zeta Sizer were 78.2 nm and 0.268, respectively. TEM images showed that their actual size was about 20 nm Then, they were coated with a polymer layer carrying COOH functional groups, by microemulsion polymerization. After polymer coating the average size increased to 123.1 nm, but size distribution did not changed significantly. Both magnetite nanoparticles and their polymer coated forms were superparamagnetic. Anti-E. coli antibodies were used as strand-specific bioligands against two different strands of E. coli in the ?suspension arrays?. Two different fluoresence dyes (FITC and RB) were attached (incorporated) to the different nanoparticles carrying different antibodies to use them in the same medium to detect different strands in parallel. Batch and flow-through magnetic separators were used for separation. Flurosence microscopy was utilized to detect the labelled nanoparticles that are interacted with the target bacteria. Both nanosorbents were quite selective both in aqueous media and milk. It was possible to detect both E.coli strains in the same suspension array test in about 30min at room temperature by using simple magnet and with a fluorescent microscope.Keywords: E. coli and its strains; Detection kits; Suspension arrays; Magnetically loaded polymeric nanoparticles; Fluoresence labelling; Specific antibodies.