Kardiyak miyozin bağlayıcı protein-c tayini için optik temelli sensörlerin hazırlanması
Preparation of optical-based sensors for the determination of cardiac myosin binding protein-c
Yazar: MERT KORKMAZ
Danışman: DOÇ. DR. DUYGU ÇİMEN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Kardiyak miyozin bağlayıcı protein-C (cMyBP-C), kalp kasının kasılmasında kritik bir 
rol oynar ve bu proteinin işlev bozuklukları ciddi kardiyovasküler hastalıklara yol 
açabilir. Bu tez, mevcut tanı yöntemlerinin sınırlamalarını ve kardiyak miyozine bağlı 
bozukluklarının teşhisinde karşılaşılan zorlukları ele alarak, optik temelli sensörlerin bu 
alandaki potansiyelini araştırmaktadır. Tez çalışmasının temel amacı, kardiyak miyozin 
bağlayıcı protein-C proteinin tanımlanması ve analizi için yüzey plazmon rezonans (SPR) 
sensörlerin geliştirilmesi ve optimizasyonudur. Bu bağlamda, mikrotemas baskılama 
yöntemi kullanılarak belirli moleküler hedefleri tanıyan ve bağlayabilen polimer matrisler 
oluşturulmaktadır. Mikrotemas baskılama yöntemiyle sensörlerin hassasiyet ve 
seçiciliğini artırmak için kullanılan yöntemlerdir. Bu yöntemler, sensör yüzeyinde hedef 
molekülün yapısının baskılandığı bir polimerik kalıp oluşturularak, sensöre hedef 
molekül tanımlaması yapılır. Bu yaklaşım, hedef molekülün sensöre bağlanma olasılığını 
artırır ve böylece sensörün performansını iyileştirir. Mikrotemas baskılama yöntemi, tıbbi 
tanı, gıda güvenliği ve çevresel izleme gibi alanlarda yaygın olarak kullanılarak daha 
güvenilir biyolojik tespit sistemleri geliştirmeye olanak sağlar. 

Kardiyak miyozin bağlayıcı protein-C tayini için hazırlanan cMyBP-C baskılanmış  
(MIP) ve baskılanmamış (NIP) poli(2-hidroksietil metakrilat-N-metakriloil-(L)-triptofan) 
(poli(HEMA-MATrp)) polimerik film temelli SPR sensörler ile  kinetik analizler, 
seçicilik ve yapay plazma gibi farklı kinetik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. cMyBP-C 
proteini mikrotemas baskılanmış yöntemi kullanarak hazırlanmış SPR sensörlerin, 
cMyBP-C baskılanmamış SPR sensörlere göre daha fazla duyarlılık göstermiştir. 
Baskılanmış ve baskılanmamış sensörlerin cMyBP-C'e tespit duyarlılığı, pH 7.4 fosfat 
tamponunda ve yapay plazma çözeltilerinde hazırlanan farklı derişimlerde cMyBP-C 
çözeltileri hazırlanarak adsorpsiyon kinetiklerinin belirlenmiştir. cMyBP-C baskılanmış 
SPR sensörlerde kinetik analiz verileri kullanılarak en düşük tayin limiti (LOD) 0.019 
ng/mL ve en düşük miktar limiti (LOQ) 0.064 ng/mL olarak hesaplanmıştır. cMyBP-C 
proteini baskılanmış sensörlerin seçiciliğini göstermek için kardiyak troponin T(cTnT) ve 
kreatin kinaz-MB(CK-MB) yarışmacı ajanları kullanılmıştır. Seçicilik deneyleri 
sonucunda, cMyBP-C proteini baskılanmış SPR sensörlerin yüksek seçicilik ve 
duyarlılıkta olduğu gösterilmiştir. Bu çalışmanın sonuçları, cMyBP-C tespiti alanında 
yeni ve etkili sensörlerin geliştirilmesine katkı sağlamaktadır.

Abstract:
Cardiac myosin binding protein-C (cMyBP-C) plays a critical role in the contraction of 
cardiac muscle, and dysfunctions in this protein can lead to severe cardiovascular 
diseases. This thesis addresses the limitations of current diagnostic methods and the 
challenges encountered in diagnosing disorders related to cardiac myosin. It explores the 
potential of optical-based sensors in this field. The primary objective of the thesis is to 
develop and optimize surface plasmon resonance (SPR) sensors for the identification and 
analysis of cardiac myosin binding protein-C. In this context, molecularly imprinted 
polymer matrices are created using microcontact printing methods to recognize and bind 
specific molecular targets. The methods used to enhance the sensitivity and selectivity of 
the sensors through microcontact printing are discussed. These methods involve creating 
a polymeric mold that imprints the structure of the target molecule onto the sensor surface, 
thus facilitating the identification of the target molecule. This approach increases the 
likelihood of the target molecule binding to the sensor, thereby improving the sensor's 
performance. Microcontact printing methods enable the development of more reliable  biological detection systems, which have broad applications in medical diagnostics, food 
safety, and environmental monitoring. 
For the determination of cardiac myosin binding protein-C, kinetic analyses, selectivity 
studies, and various kinetic experiments in artificial plasma were conducted using 
cMyBP-C imprinted (MIP) and non-imprinted (NIP) poly(2-hydroxyethyl methacrylate
N-methacryloyl-L-tryptophan) (poly(HEMA-MATrp)) polymeric film-based SPR 
sensors. The SPR sensors prepared using the microcontact printing method for the 
cMyBP-C protein exhibited greater sensitivity compared to the non-imprinted SPR 
sensors. The sensitivity of both imprinted and non-imprinted sensors for detecting 
cMyBP-C was determined by preparing cMyBP-C solutions at different concentrations 
in pH 7.4 phosphate buffer and artificial plasma solutions, and adsorption kinetics were 
analyzed. The limit of detection (LOD) and limit of quantification (LOQ) for cMyBP-C 
imprinted SPR sensors were calculated to be 0.019 ng/mL and 0.064 ng/mL, respectively, 
based on the kinetic analysis data. To demonstrate the selectivity of the cMyBP-C 
imprinted sensors, competitive agents such as cardiac troponin T (cTnT) and creatine 
kinase-MB (CK-MB) were used. The results of the selectivity experiments showed that 
the cMyBP-C imprinted SPR sensors exhibited high selectivity and sensitivity. The 
findings of this study contribute to the development of new and effective sensors for the 
detection of cMyBP-C.