Manyetik partiküllere dayalı dizi seçimli nükleik asit hibridizasyonunun elektrokimyasal sensörlerle tayini
Detection of sequence-selective nucleic acid hybridization based on magnetic particles by electrochemical sensors
Yazar: CANSU ALTAY KÜÇÜK
Danışman: PROF. DR. KADRİYE ARZUM ERDEM GÜRSAN ; PROF. DR. SİNAN AKGÖL
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Kimya = Chemistry ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Nükleik asitler organizmanın bütün genetik bilgilerini depolar ve yeni nesillere aktarır. Temel hayat olaylarından hücrenin üremesi, protein ve enzim sentezi de nükleik asitler tarafından yönetilir. Bu üstün özellikleri, nükleik asitleri birçok alanda olduğu gibi analitik kimyada da önemli bir araştırma konusu haline getirmektedir. Gelecekte nükleik asit analizine dayanan elektrokimyasal DNA biyosensörlerinin (genosensörlerin) tıp alanında birçok hastalığın analizinde önemli bir yere sahip olacağı düşünülmektedir. Ayrıca son dönemlerde bu analizlere yönelik olarak, biyoteknoloji alanında manyetik partiküller kullanılarak dizi seçimli nükleik asit hibridizasyonunun tayinine yönelik çalışmaların sayısı giderek artmaktadır. 
Çalışmamızda, manyetik nanopartikül yüzeyinde dizi seçimli nükleik asit hibridizasyonunun en seçimli ve en etkin bir şekilde gerçekleştirilmesi, ardından dizi seçimli DNA hibridizasyonun voltametrik yönteme dayalı tayini için tek kullanımlık elektrokimyasal sensör teknolojisinin geliştirilmesi hedeflenmiştir. 
Bu kapsamda, amino işaretli manyetik nanopartikül sentezi yapıldıktan sonra, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile mikroskopik ve fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ile spektroskopik karakterizasyonları yapılmıştır. Ayrıca, manyetik nanopartiküllerin manyetik özelliği, elektron spin rezonans (ESR) spektrometresi ile gösterilmiştir. Çalışma boyunca nanopartiküllerin dağıtılıp, saklanacağı uygun tampon çözeltisinin araştırılmasına yönelik çalışmalar yapılmıştır. Böylece nanopartiküllerin daha stabil kaldığı çözelti ortamı araştırılıp, çalışmalara belirlenen tampon çözeltisinde devam edilmiştir.
Çalışmamızın ikinci bölümde, seçilen tampon çözelti ortamında dağıtılan amino işaretli manyetik nanopartikül yüzeyinde DNA hibridizasyon analizlerine yönelik optimizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Manyetik nanopartikül yüzeyine immobilize edilen Hepatit B virüsünü (HBV) temsil eden prob DNA konsantrasyonu, hibridizasyon için hedef DNA konsantrasyonu, hibridizasyon için en verimli hibridizasyon süresi ve diğer DNA dizilerine karşı seçimlilik incelenmiştir. Manyetik nanopartikül yüzeyinde gerçekleşen DNA hibriti, alkali muamele sonucu partikül yüzeyinden koparılıp, tek kullanımlık kalem grafit elektrot yüzeyine (PGE) immobilize edilmiştir. Yüzeyine DNA immobilize edilmiş PGE' lerin elektrokimyasal davranışı, diferansiyel puls voltametri (DPV) tekniğiyle kullanılarak guanin yükseltgenme sinyalindeki değişim ölçülerek incelenmiştir. 
Sonuç olarak, tez çalışmamızda manyetik nanopartiküllere dayalı geliştirilen elektrokimyasal sensör teknolojisi ile dizi seçimli HBV DNA hibridizasyon analizi, duyarlı, seçimli ve güvenilir bir şekilde gerçekleştirildi. 
Anahtar sözcükler: Manyetik nanopartikül, tek kullanımlık grafit elektrot, elektrokimyasal sensör, diferansiyel puls voltametrisi, HBV DNA.

Abstract:
Nucleic acids store genetic information of an organism and all transfers to the new generations. Nucleic acids also administer basic life events such as the cell growth, the synthesis of proteins and enzymes. Recognition surfaces of nucleic acid have becomed more interesting with each passing day for the analytical chemistry. Electrochemical DNA biosensors based on nucleic acid analysis is thought to play a crucial role in the analyzes to be made at the bedside in a doctor's supervision in the future. In the field of biotechnology, studies based DNA analyzes with using magnetic particles and detection of sequence specific nucleic acid hybridization with electrochemical sensor have increased in recent years.
In our study, realization of sequence-selective nucleic acid hybridization the most selective and effective at surface of magnetic nanoparticles and after detection based voltammetric method of DNA hybridization with disposable electrochemical sensor technology have been aimed.
After synthesis of amino link magnetic nanoparticles, microscopic characterization with scanning electron microscopy (SEM) and spectroscopic characterization with Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) have been made. Moreover, the magnetic property of the magnetic nanoparticles has been shown with electron spin resonance (ESR) spectrometer. Throughout our study, studies of the store buffer solution has been investigated. So that the the buffer solution which nanoparticles remain more stable has been investigated, and then studies were continued this buffer solution.
In the second part of this study, optimization studies have carried out onto the surface of amino linked magnetic nanoparticles distributed in chosen buffer solution for the analysis of DNA hybridization. The DNA probe representing to the Hepatitis B virus (HBV) concentration, target DNA concentration, the most productive hybridization time and the selection versus other DNA sequences have been researched. After the DNA hybrid detached from the surface of the particle with alkaline treatment, hybrid have been immobilized surface of disposable pencil graphite electrode (PGE). The electrochemical behavior of the DNA was immobilized on the surface of PGE has been investigated with using differential pulse voltammetry (DPV) technique by the measuring signal change of guanine oxidation. 
Consequently, the analysis of sequence-selective HBV DNA hybridization has been performed in a good reproducubility with sensitivity and selectivity by using this electrochemical sensor technology based on magnetic nanoparticles.
Keywords: Magnetic nanoparticle, disposable graphite electrode, electrochemical sensor, differential pulse voltammetry, HBV DNA.