Üreaz enziminin çeşitli polimerlerle modifikasyonu sonucu mikro boyutta üre biyosensörünün oluşturulması ve biyokimyasal uygulamaları
Development of micro sized urea biosensor by using modificated various polymers and biochemical applications
Yazar: GÖKAY VARDAR
Danışman: DOÇ. DR. MELDA ALTIKATOĞLU YAPAÖZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Biyokimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Kimya = Chemistry

Özet:
Azotlu maddelerin metabolizmasının son ürünü olan üre, böbrekler kanalıyla çıkarıldığı için üre tayini böbrek bozukluklarının derecesini anlamada yararlıdır ve özellikle pratikte en çok akut veya kronik böbrek hastalıklarının tanı, tedavi ve izleniminde kullanılır. Bu yüzden ürenin tayini önem arz etmektedir.
Bu tez çalışmasında, üreaz enziminin polietilen glikol ve dekstran polimerleri ile çeşitli oranlarda non-kovalent kompleksleri senztezlenmiştir. Yapılan aktivite tayinleri sonucu Polietilen Glikol/Üreaz için en iyi mol oranı 1/1 ve Dekstran/Üreaz için en iyi mol oranın 40/1 olduğu saptanmıştır. Daha sonra amonyum seçici elektrot hazırlamak için PVC-COOH ve PVC-Palmitik asit temelli iki farklı membran bileşimi kullanılmıştır.En iyi aktivite gösteren Polietilen Glikol/Üreaz ve Dekstran/Üreaz kompleksleri çapraz bağlayıcı ajanlar vasıtasıyla amonyum elektrot yüzeylerine immobilize edilmiştir. Bu sayede PVC-COOH-Dekstran/Üreaz, PVC-Palmitik Asit-Dekstran/Üreaz, PVC-COOH-Polietilen Glikol/Üreaz, PVC-Palmitik asit-Polietilen Glikol/Üreaz temelli 4 farklı üre biyosensörü geliştirilmiştir.
Geliştirilen biyosensörlerin potansiyometrik davranışları incelendi. Farklı pH'lerde ve sıcaklıklarda modifiye olmayan üre biyosensörüne göre daha iyi,daha kararlı bir potansiyometrik davranış gösterdi. Ayrıca geliştirilen biyosensörlerin tekrarlanabilirlikleri, seçicilikleri, cevap zamanları incelendi. Biyosensörlerin tekrarlanabilirlikleri gayet iyi (B.S.S.<%10), Na+,Ca+2,Li+ iyonların girişim etkisi K+iyonuna göre nispeten daha az, cevap zamanları genel olarak 30 saniyenin altındadır.
Son olarak, geliştirilen biyosensörler ile insan kan serumunda üre tayini yapılmıştır. Deneysel olarak bulduğumuz üre değerleri ile hastanede bulunan üre değerleri ile bağımlı iki örneklem t testi ile istatistiksel olarak karşılaştırılmıştır. İstatistiksel analizin sonucunda deneysel olarak bulduğumuz değerlerin istatistiksel olarak anlamlı olduğu görülmüştür.

Abstract:
Urea, which is the end product of the metabolism of nitrogenous substances, is removed through the kidneys, the determination of urea is useful in understanding the degree of kidney disorders and is particularly used in practice in the diagnosis, treatment and impression of acute or chronic kidney diseases. Therefore, determination of urea is important for kidney diseases.
In this thesis, non-covalent complexes of urease enzyme were synthesized by dextran and polyethylene polymers with different molar ratios. According to the urease activity determinations, the best molar ratio for Polyethylene Glycol/Urease was 1/1 and the best ratio for Dextran/Urease was 40/1 was obtained. Later, Two different membrane compositions based on PVC-COOH and PVC-Palmitic acid were used to prepare the ammonium selective electrodes. Urease-Polyethylene Glycol and Urease-Dextran complexes which were obtained best activity were immobilized to ammonium electrode surfaces by crosslinking agents. Four different urea biosensors based on PVC-COOH-Dextran/Urease, PVC - Palmitic Acid-Dextran/Urease, PVC-COOH-Polyethylene Glycol/Urease, PVC-Palmitic acid-Polyethylene Glycol/Urease were developed. 
Potentiometric response of the developed biosensors was examined against pH and temperature. It showed better, more stable potentiometric response than unmodified urea biosensor at different pHs and temperatures. Also reproducibility, selectivity and response times of the developed biosensors were examined. The reproducibility of the biosensors is very good (R.S.D. <10%), the interference effect of Na +, Ca + 2, Li + ions are relatively less than K + ion, and response times are generally less than 30 seconds.
Finally, urea was determined in human blood serum with the developed biosensors. The urea values that we found experimentally and the urea values in the hospital were statistically compared with paired dependent t test. As a result of the statistical analysis, it was found that the experimental values were statistically significant.