Karbon nanotüp katkılı DNA biyosensörü tasarımı ve metilen mavisi ile ölçüm yönteminin optimizasyonu
Design of carbon nanotube doped DNA biosensor and optimization of measurement method with methylene blue
Yazar: EREN TURAN
Danışman: PROF. DR. MELEK ÖZKAN
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: DNA immobilasyonu = DNA immobilization ; DNA probları = DNA probes

Özet:
Sularda bulunabilecek patojen veya indükatör mikroorganizmaların hızlı ve kolay tespiti amacıyla değişik çalışma prensiplerine sahip DNA biyosensörleri geliştirilmektedir. Bu tez çalışmasında DNA biyosensörünün sinyal gücünün ve hassasiyetinin artırılması amacıyla işaretlemeli tespit metodunun optimizayonu çalışılmıştır. Sinyal gücünün artırılması amacıyla karbon nanotüp teknolojisi ve redoks indükatörü olarak metilen mavisi kullanılmıştır.  Literatürde metilen mavisi uygulamalarında çelişkili sonuçların olduğu görülmektedir. Biyosensörün hassasiyetini artıran bu redoks indükatöründen maksimum performans alınması için farklı elektrotlar ve ölçüm teknikleri geliştirilmiştir. Bu tez çalışmasında da bu performansın artırılması amaçlanmıştır. Tez çalışmasında kullanılan DNA biyosensörü, 5' ucu NH2 (amin) grubu bağlı oligonükleotid probları aktif hale getirilmiş camsı karbon çalışma elektrodu yüzeyindeki karboksil gruplar vasıtasıyla immobilize edilerek geliştirilmiştir.  Elde edilen çalışma elektrotları, kendisinin tam eşleniği olan komplementer DNA ve eşleniği olmayan nonkomplementer DNA içeren solüsyonlarında inkübe edilerek hibridizasyon yapılmıştır. Hibridizasyon sırasında gerçekleşen elektron hareketlilikleri redoks aktif boya olan metilen mavisi kullanılarak potansiyostat cihazı ve üçlü elektrot sisteminde DPV ve SWV metotlarıyla elektriksel sinyallere dönüştürülmüştür. Hazırlanan elektrodun hedef DNA varlığında sinyal verdiği,  metilen mavisi varlığında ise sinyal gücünün farkedilir derecede arttığı tespit edilmiştir. Metilen mavisinin tek zincir ve çift zincir DNA'ya bağlanması için 10 dakikalık sürenin optimum olduğu görülmüştür. En yüksek sinyal prob/metilen mavisi/hibridizasyon/metilen mavisi sıralı ölçüm metodu ile alınmıştır.

Abstract:
DNA biosensors having different working principles have been developed for the rapid and easy detection of pathogenic or indicator microorganisms in water. In this thesis study, the optimization of the labeled detection method has been studied in order to increase the signal strength and sensitivity of the DNA biosensor. Carbon nanotube technology was used to increase the signal power and methylene blue was used as a redox indicator. It is seen that there are conflicting results in methylene blue applications in the literature. Different electrodes and measurement techniques have been developed to ensure maximum performance from this redox indicator, which increases sensitivity of the biosensor and it is aimed to increase this performance. The DNA biosensor used in the study was developed by immobilizing oligonucleotide probes bound to the 5' NH2 (amine) group via carboxyl groups on the activated glassy carbon electrode. The produced working electrodes were hybridized by incubating them in their own complementary DNA and non-complementary DNA solutions. Electron motions during hybridization were converted to electrical signals by DPV and SWV methods in Potentiostat device and triple electrode system using methylene blue as redox active dye. It was determined that the prepared electrode signals were obtained in the presence of target DNA, and the signal power increased at a noticeable rate in the presence of methylene blue. It has been shown that a 10 minute period is optimal for binding of methylene blue to single chain and double-stranded DNA. The highest signal was obtained by the probe/ methylene blue/hybridization/methylene blue sequential measurement method.