Östradiol tayini için moleküler baskılanmış sensörlerin hazırlanması
Preparation of molecularly imprinted sensors for estradiol detection
Yazar: ERDOĞAN ÖZGÜR
Danışman: DOÇ. DR. HANDAN YAVUZ ; PROF. DR. ADİL DENİZLİ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyokimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Biyokimya = Biochemistry
Dizin: Moleküler tanı = Molecular identification ; Östradiol = Estradiol

Özet:
Sunulan çalışmanın amacı, çevre sularında eser miktarda bulunan 17ß-östradiol'ün (E2) tayinine yönelik kuvars kristal mikroterazi (QCM) biyosensör hazırlanmasıdır. QCM biyosensör, QCM çipinin altın yüzeyine E2 baskılanmış poli(2-hidroksietil metakrilat-N-metakriloil-(L)-tirozin metil ester) (poli(HEMAT)) partiküllerinin tutturulmasıyla hazırlanmıştır. Çalışmanın ilk aşamasında, kalıp molekülle (E2) etkileşmesi için uygun yapıda fonksiyonel monomer olarak seçilen N-metakriloil-L-tirozin metil ester (MAT), L-tirozin metil ester ve metakriloil klorürün reaksiyona sokulmasıyla sentezlenmiştir. Sentezlenen MAT monomeri NMR ve FTIR çalışmaları ile karakterize edilmiştir. Baskılanmış partiküller, E2 varlığında MAT ve EDMA'nın miniemülsiyon polimerizasyon reaksiyonu ile hazırlanmıştır. Ayrıca baskılanmamış poli(HEMAT) (NIP) partiküller aynı yöntemle sadece ortama kalıp molekül (E2) eklenmeksizin sentezlenmiştir. Sentezlenen partiküller zeta boyut analizörü ile karakterize edilmiştir. Daha sonra E2 baskılanmış partiküller QCM çipinin altın yüzeyine damlatılıp, 37°C'de 6 saat kurutulmasıyla tutturulmuştur. Hazırlanan QCM sensörler, atomik kuvvet mikroskobu (AFM), elipsometre, FTIR-ATR ve temas açısı ölçümleri ile karakterize edilmiştir. Kalınlık ölçümleri ve AFM görüntüleri, partiküllerden oluşan ince filmlerin hemen hemen tek tabakalı olduğunu göstermektedir. Karakterizasyon çalışmalarının ardından elde edilen baskılanmış ve baskılanmamış sensörler QCM sistemine bağlanarak hedef moleküle ait kinetik ve afinite bağlanma çalışmaları yapılmıştır. Baskılanmış partiküllerin, baskılanmamış partiküllere göre hedef moleküle (E2) daha fazla duyarlılık göstermiştir. Adsorpsiyon kinetikleri farklı derişimlerdeki E2 çözeltilerinin QCM sisteminden geçirilmesiyle belirlenmiştir. Langmuir adsorpsiyon modeli, bu afinite sistemi için en uygun model olarak bulunmuştur. E2 baskılanmış poli(HEMAT) partiküllerin seçiciliğini göstermek için E2, stigmasterol ve kolesterolün yarışmacı adsorpsiyonu araştırılmıştır. Sonuçlar, baskılanmış sensörün E2 için yüksek seçiciliğe ve duyarlılığa sahip olduğunu göstermektedir.

Abstract:
The aim of this study is preparation of quartz crystal microbalance (QCM) biosensor for the detection of a trace amount of 17ß-estradiol in environmental waters. QCM biosensor was prepared by attachment of 17ß-estradiol imprinted poly(2-hydroxyethyl methacrylate-N-methacryloyl-L-tyrosine methyl ester) (poly(HEMAT)) particles on the gold surface of QCM sensor. In the first step, N-methacryloyl-L-tyrosine methyl ester (MAT) monomer, which is chosen as the appropriate functional monomer, was synthesized via a reaction between methacryloyl chloride and L-tyrosine methyl ester. Synthesized MAT monomer was characterized by 1H-NMR and FTIR. The imprinted particles were prepared by miniemulsion polymerization reaction of MAT and EGDMA in the presence of 17ß-estradiol. Non-imprinted poly(HEMAT) (NIP) particles were synthesized by the same experimental procedure without 17ß-estradiol. The synthesized particles were characterized zeta-sizer measurements. In order to prepare the gold surface of QCM sensor, a small amount of 17ß-estradiol imprinted particles were dropped on the gold surface and then dried at 37°C for 6 hours. Prepared QCM sensors were characterized with atomic force microscopy (AFM), ellipsometer, fourier transform infrared spectro-photometry (FTIR) and contact angle measurements. The thickness measurements and AFM observations indicated that the particle thin films were almost monolayer. After the characterization studies, the imprinted and non-imprinted QCM sensors were connected to QCM system to obtain the kinetic and affinity studies for the target molecule. Imprinted particles showed more sensitivity to 17ß-estradiol than non-imprinted ones. 17ß-estradiol solutions with different concentrations were applied to QCM system to determine the adsorption kinetics. Langmuir adsorption model was found as the most suitable model for this affinity system. In order to show the selectivity of the 17ß-estradiol imprinted poly(HEMAT) particles, competitive adsorption of 17ß-estradiol, stigmasterol and cholesterol was investigated. The results showed that the imprinted nanosensor has high selectivity and sensitivity for 17ß-estradiol.