Histamin biyomolekülünün kantitatif tayini için alkantiyol-altın nanopartikül modifiye maya hücre temelli mikrobiyal biyosensör sistemi
Alkanethiol-gold nanoparticle modified yeast cell based microbial biosensor system for quantitative determination of histamine biomolecule
Yazar: ALİ BARIŞ UYANIK
Danışman: PROF. DR. EROL AKYILMAZ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyokimya Ana Bilim Dalı / Biyokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyokimya = Biochemistry
Dizin: Biyosensörler = Biosensors ; Histamin = Histamine

Özet:
Bu çalışmada S. cerevisiae maya hücresi kullanılarak histamin tayinine yönelik yeni bir biyosensör sistemi geliştirilmiş ve hassas ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Bu amaç dahilinde altın elektrot yüzeyinde AuE/1,5-pentanditiyol/AuNP/3-MPA/S.cerevisiae olacak şekilde bir mikrobiyal biyosensör sistemi oluşturulmuştur.
Histaminin tayini için oluşturulan mikrobiyal biyosensörün biyoaktif tabakasındaki mayanın enzim sisteminin kullanılması amaçlanmıştır. Ölçümler diferansiyel puls voltammetrisi yöntemi (DPV) ile (-0,4)V-(+0,7)V potansiyel aralığında gerçekleştirilmiştir. Ortamdaki mediyatör K3[Fe(CN)6]'ün kullanılan potansiyel aralığındaki indirgenme/yükseltgenme piklerinde meydana gelen değişim ile histamin konsantrasyonlarındaki değişim arasında doğrusal ilişkiden yararlanılarak analizler gerçekleştirilmiştir.
viii
Geliştirilen mikrobiyal biyosensörün biyoaktif tabaka ve çalışma koşullarının optimizasyonuna yönelik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Öncelikle biyoaktif tabaka oluşturmaya yönelik olarak kullanılan 1,5-pentanditiyol miktarı, AuNP boyutu, S. cerevisiae miktarı gibi parametreler optimize edilmiştir. Sonrasında ise çalışma ortam pH ve sıcaklık optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Mikrobiyal biyosensörün optimizasyon aşamasından sonra ise karakterizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla; doğrusal tayin aralığı, tekrarlanabilirlik, substrat spesifikliği, girişim etkisi ve depo kararlılığı gibi parametreler belirlenmiştir.
Optimizasyon ve karakterizasyona yönelik olarak yapılan sonuçlar incelendikten sonra, mikrobiyal temelli biyosensör sistemi için en iyi çalışma koşullarının pH: 7,5, 5mM K3[Fe(CN)6] içeren 0,1M fosfat tamponu ve 25°C şartlarında olduğu belirlenmiştir. Histamin için belirli konsantrasyonlarda yapılan analizler sonucunda doğrusal tayin aralığının 100-1500 μM olduğu görülmüştür. Tekrarlanabilirlik çalışmaları sonucunda 500 μM histamin konsantrasyonu için alınan ölçümlerin (n=8) ortalama değer (X̅)=502,02 μM, standart sapma (±S.S.) =±2,65 μM ve % varyasyon katsayısı (%V.K.) = %0,52 şeklinde tespit edilmiştir.

Abstract:
In this study, a new biosensor system for histamine determination using S. cerevisiae yeast cell was developed and precise measurements were performed. For this purpose, a microbial biosensor system was constructed with AuE/1,5pentanedithiol/AuNP/3-MPA/S.cerevisiae on the gold electrode surface.
It was aimed to use the enzyme system of yeast in the bioactive layer of the microbial biosensor for the determination of histamine. Measurements were performed by differential pulse voltammetry (DPV) in the potential range (-0.4)V-(+0.7)V. Analyses were carried out by using the linear relationship between the change in the reduction/oxidation peaks of the mediator K3[Fe(CN)6] in the used potential range and the change in histamine concentrations.
x
Studies on the optimization of the bioactive layer and operating conditions of the developed microbial biosensor were carried out. Firstly, parameters such as the amount of 1,5-pentanedithiol, AuNP size, S. cerevisiae amount used to form the bioactive layer were optimized. Afterwards, the pH and temperature of the working environment were optimized. After the optimization phase of the microbial biosensor, characterization studies were carried out. For this purpose; parameters such as linear determination range, reproducibility, substrate specificity, interference effect and storage stability were determined.
After examining the results for optimization and characterization, it was determined that the best operating conditions for the microbial-based biosensor system were pH:7.5, 0.1M phosphate buffer containing 5mM K3[Fe(CN)6] and 25°C. As a result of the analysis at certain concentrations for histamine, it was seen that the linear determination range was 100-1500μM. As a result of reproducibility studies, the mean value (X̅)=502.02 μM, standard deviation (±S.S.) =±2.65 μM and % coefficient of variation (CV%) = 0.52% for the measurements (n=8) taken for 500 μM histamine concentration.