Üre tayinine yönelik nanobiyosensörlerin geliştirilmesi: Üre baskılanmış nanopolimerlerin sentezi ve karakterizasyonu
Development of nanobiosensors for urea detection: Synthesis and characterization of urea imprinted nanopolymers
Yazar: ETHEM ORUCU
Danışman: DOÇ. DR. ERKAN ZEKİ ENGİN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Amaç:
Bu tez çalışması, elektrokimyasal biyosensörlerin geliştirilmesinde
moleküler baskılama yöntemi (MIP) kullanarak üre ve kreatinin gibi
biyomoleküllerin hassas ve özgül tespitini hedeflemektedir. Elektrokimyasal
biyosensörler, klinik tanı ve tedavi süreçlerinde, biyomolekül yoğunluğunu ve
değişikliklerini ölçme potansiyeline sahip düşük maliyetli, taşınabilir ve yüksek
hassasiyetli cihazlar olarak öne çıkmaktadır. Bu çalışmada, geleneksel
biyosensörlerin sınırlamalarını aşan, yüksek seçicilik, duyarlılık ve
tekrarlanabilirlik sağlayan yenilikçi sensör prototipleri geliştirilmiştir.
Yöntem:
Çalışma, moleküler baskılama yöntemi (MIP) kullanılarak hazırlanan
nanopartiküller ile elektrokimyasal sensörler için biyoreseptörlerin
oluşturulmasını içermektedir. Nanomalzemelerin yüzeyinde, analitlerin seçici
bağlanmasını sağlayan bir MIP tabakası oluşturulmuş ve bu yapı,
elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) gibi yöntemlerle karakterize edilmiştir. Çalışmada, elektrokimyasal sensörlerin performansını
değerlendirmek amacıyla, SCPE (Screen Printed Electrode) türü elektrotlar
kullanılarak analitlerin elektrokimyasal oksidasyon ve indirgenme reaksiyonları
incelenmiştir. Ayrıca, nanopolimerlerin yapısal özellikleri ATR-FTIR
spektroskopisi ile analiz edilmiştir.
Bulgular:
Bu tez çalışması, biyosensör teknolojisinin hassasiyet, doğruluk ve
spesifiklik açısından geliştirilmesi ve klinik uygulamalar için uygun hale
getirilmesi konusunda önemli katkılar sağlamaktadır. Nanoteknolojik
yöntemlerin kullanımı, biyosensörlerin stabilitesini ve tekrar kullanılabilirliğini
artırırken, maliyetleri düşürmekte ve ticari uygulanabilirliği güçlendirmektedir.
Çalışma sonuçları, moleküler baskılama tekniği ile hazırlanan nanopartiküllerin,
elektrokimyasal biyosensörlerin performansını optimize etme potansiyelini
ortaya koymuştur.
Tartışma:
Bu tez, moleküler baskılama yöntemi ve elektrokimyasal sensörlerin
birleşimiyle, biyomoleküllerin tespiti için yeni bir yaklaşım sunarak literatüre
önemli katkılar yapmaktadır. Çalışmada geliştirilen sensör prototipleri, hem
düşük maliyetli hem de yüksek performanslı biyosensörlerin geliştirilmesi için
bir temel oluşturmaktadır. Ayrıca, biyolojik tanıma elemanlarının sentetik
analoglarla değiştirilmesine olan ilginin artması, sensörlerin seçiciliğini ve
tekrarlanabilirliğini artırmaktadır.

Abstract:
Purpose:
This thesis aims to achieve sensitive and specific detection of
biomolecules such as urea and creatinine by using molecular imprinting method
(MIP) in the development of electrochemical biosensors. Electrochemical
biosensors stand out as low-cost, portable and highly sensitive devices with the
potential to measure biomolecule density and changes in clinical diagnosis and
treatment processes. In this study, innovative sensor prototypes that overcome
the limitations of traditional biosensors and provide high selectivity, sensitivity
and reproducibility were developed.
Method:
The study includes the formation of bioreceptors for electrochemical
sensors with nanoparticles prepared by using molecular imprinting method
(MIP). A MIP layer that provides selective binding of analytes was formed on
the surface of nanomaterials and this structure was characterized by methods
such as electrochemical impedance spectroscopy (EIS). In order to evaluate the performance of electrochemical sensors, electrochemical oxidation and
reduction reactions of analytes were investigated using SCPE (Screen Printed
Electrode) type electrodes. In addition, the structural properties of nanopolymers
were analyzed by ATR-FTIR spectroscopy.
Results:
This thesis study provides significant contributions to the development of
biosensor technology in terms of sensitivity, accuracy and specificity and to
make it suitable for clinical applications. The use of nanotechnological methods
increases the stability and reusability of biosensors, reduces costs and
strengthens commercial applicability. The study results have revealed the
potential of nanoparticles prepared with molecular imprinting technique to
optimize the performance of electrochemical biosensors.
Discussion:
This thesis makes significant contributions to the literature by presenting a
new approach for the detection of biomolecules with the combination of
molecular imprinting method and electrochemical sensors. The sensor
prototypes developed in the study provide a basis for the development of both
low-cost and high-performance biosensors. In addition, the increasing interest in
replacing biological recognition elements with synthetic analogs increases the
selectivity and reproducibility of sensors.