Tükürükte eroin ve metabolitlerinin toksikolojik analizinde yeni bir analitik gereç olarak yüzey zenginleştirilmiş raman spektroskopi
Surface enhanced raman spectroscopy as a novel analytical tool in toxicological analysis of heroin and metabolites in saliva
Yazar: RAMAZAN AKÇAN
Danışman: PROF. DR. NECDET SAĞLAM ; PROF. DR. UĞUR TAMER
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Adli Tıp = Forensic Medicine ; Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Eroin, çeşitli analitik yöntemlerle tespit edilebilir ve ölçülebilmektedir. Ancak adli bilim uzmanları ve kriminal laboratuvarlar daha ucuz ve daha hızlı tespit yöntemleri bulmak için çalışmaktadır. Yüzey zenginleştirilmiş Raman spektroskopisi (SERS), genişleyen uygulama alanları ile olası bir alternatif analitik yöntem olarak dikkat çekmektedir. Literatürde eroin ve metabolitlerinin Raman ve SERS spektrumları ile ilgili az sayıda çalışma olup bunlarda birbirleriyle çelişen veriler sunmaktadır. Bu çalışmada, opiat tespiti için en uygun Raman-aktif substratı bulmak ve tükürükte eroin ve metabolitlerinin hızlı miktar analizi SERS yöntemi geliştirilmesi amaçlandı. Analizi yapılan opiatların SERS analizi için en uygun Raman-aktif yüzeyin belirlenmesi amacıyla Morfin standart materyali kullanıldı. Bu amaçla, ince tabaka kromatografi (TLC) kağıdı, gümüş nano yüzey (AgNS), altın nano-parçacık nanoselüloz (AuNP/Nanoselüloz), altın nanoparçacık polianilin (AuNP/Polianilin) ve altın nano-rod (AuNR) yüzeyler karşılaştırıldı. Eroin ve metabolitleri (morfin, morfin-3-ß-glukuronid ve 6-monoasetil morfin) için saf madde ve tükürük numunesi için ayrı kalibrasyon eğrileri oluşturuldu. Farklı konsantrasyonlarda eroin ve metabolitleri içeren tükürük numunelerinin tekrarlı SERS analizi 785 nm lazer kaynaklı Raman mikroskobu, AuNR yüzey ve AgNP sinyal artırıcı kullanılarak gerçekleştirildi. Elde edilen sonuçlar, eroin ve metabolitlerinin SERS tabanlı bir sistem kullanılarak tükürük numunelerinde tespit edilebileceğini ve ölçülebileceğini göstermiştir. Bu çalışma, AuNR yüzey ve gümüş nanoparçaçık (AgNP) sinyal arttırıcının sinerjik etkisinin SERS spektrumunda tanımlanabilir bant sayılarını ve yoğunluklarını artırdığını ortaya koymuştur. Geliştirilen yöntemle ve kalibrasyon bağlamında geliştirilen konsantrasyon intansite eşleşmesi ile oluşturulan formül kullanılarak blank tükürük numunelerinde eklenen konsantrasyonlara çok yakın olarak eroin ve metabolitlerinin miktar analizinin yapılabildiği saptandı. Bu veriler ışığında, tükürük numunesinde eroin ve metabolitlerini tespit etmek ve ölçmek için hızlı, doğru ve fiyat-fayda dengesi açısından çok avantajlı bir yöntem geliştirildi.

Abstract:
Heroin can be detected and quantified by certain analytical methods; however, forensic professionals and criminal laboratories study for cheaper and faster detection tools. Surface-enhanced Raman spectroscopy rise as a possible alternative tool with its widening application spectra.  There are few studies regarding Raman and SERS spectra of heroin and its metabolites, which are unfortunately controversial. In this study we compared five different surfaces in order to find out more efficient Raman-active substrate for opiate detection and rapid quantification of heroin and its metabolites in saliva. Morphine standard material was used to determine the most suitable Raman-active surface for SERS analysis of opiates. For this purpose, thin layer chromatography (TLC) plate, silver nano surface (AgNS), gold nanoparticle nanocellulose (AuNP/Nanocellulose), gold nanoparticle polyaniline (AuNP/Polyaniline) and gold nano-rod (AuNR) surfaces were compared. Separate calibration curves were generated for standart materials and saliva samples containing heroin and its metabolites (morphine, morphine-3-ß-glucuronide and 6-monoacetyl morphine). Repeated SERS analysis of saliva samples containing different concentrations of heroin and metabolites was performed using a 785 nm laser source Raman microscope, AuNR surface and silver nanoparticle (AgNP) as signal enhancer. 
The results showed that heroin and its metabolites can be detected and measured in saliva samples using a SERS-based system. This study demonstrated that the synergistic effect of AuNR surface and AgNP signal enhancer increases numbers of identifiable bands and their intensities in the SERS spectrum. It was determined that the quantitative analysis of heroin and its metabolites could be achieved very close to the concentrations spiked in blank saliva samples by using the developed method and the formula created by the concentration-intensity match point during the calibration. In this respect, a fast, accurate and very advantageous method in terms of cost-effectivity has been developed to detect and measure heroin and its metabolites in saliva sample.