Prostat kanseri biyobelirteci prostat spesifik antijenin belirlenmesi için manyetik immünosensör tasarımı
Magnetic immunosensor design for determination of prostate cancer biomarker prostate specific antigen
Yazar: NAGİHAN TUZLALI
Danışman: PROF. DR. SEMA SALGIN
Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu doktora tezi kapsamında prostat kanseri biyobelirteci olan Prostat Spesifik Antijen (PSA)'nin tespit edilmesi için manyetik özelliğe sahip sandviç formunda bir immünosensör tasarlanmıştır. PSA immünosensörünün tasarımının birinci basamağında immünosensörün platform yapısını oluşturan manyetik demir oksit nanopartikül (MIONP)'ler üretilmiş ve MIONP'ların sonraki aşamalarda kullanılabilmeleri için yüzeyleri silanlama tepkimesi ile modifiye edilmiştir. PSA immünosensörünün tasarımının ikinci basamağında ise sandviç formu oluşturmak üzere modifiye edilen MIONP'ların yüzeyine sırasıyla mAb1-PSA, PSA ve HRP enzimi ile işaretli           mAb2-PSA-HRP bağlanmıştır. Sentezlenen manyetik PSA immünosensörün etkinliği aktivite ölçümleriyle belirlenmiştir. İmmünosensör aktivitesine MIONP miktarı, çapraz bağlama ajanı türü ve miktarı, spesifik olmayan bağlanma ajanı türü ve miktarı, sıcaklık, tepkime süresi, karıştırma hızı ve pH etkileri incelenmiştir. Her bir parametrenin etkisinin incelendiği durumda PSA  immünosensörünün boyut dağılımları ölçülerek kompleks yapının bağlanma etkinliği hesaplanmıştır. MIONP ve manyetik PSA immünosensörü yüzey yükü ve kimyasal yapı analizleriyle karakterize edimiştir. Ayrıca en uygun koşullarda sentezlenen immünosensörün tekrar kullanılabilirliği, seçicilik ve hassasiyeti belirlenmiştir. 
İmmünosensör tasarımı için en uygun koşullar; 2 mg MIONP, çapraz bağlama ajanları EDC-NHS 15-5 μL, 25 oC sıcaklık, 4 h tepkime süresi, pH=6.2, 200 rpm karıştırma hızıdır. NSB ajanlarının immünosensör performansına önemli katkısı gözlenmemiş ancak immünosensörün tekrar kullanılabilirliği için PEG ve lizinin gerekli oldukları belirlenmiştir. Manyetik PSA immünosensörünün limit belirleme seviyesinin 2.5 ng/mL PSA derişimi olduğu hesaplanmıştır. Bu sonuçlar, manyetik immünosensörün PSA testi için duyarlı ve güvenilir olduğunu göstermektedir.

Abstract:
In this doctoral thesis, in order to determination of Prostate Spesific Antigen (PSA) which is a prostate cancer biomarker a magnetic immunosensor in the form of a sandwich was designed. In the first step of the PSA immunosensor's design, magnetic iron oxide nanoparticles (MIONPs) were formed which constituted the platform of the immunosensor, and their surfaces were modified by the silanization reaction so that the MIONPs can be used at later stages. In the second step of the PSA immunosensor design, mAb1-PSA, PSA and HRP-labeled mAb2-PSA-HRP were linked to the surface of the MIONPs modified to form the sandwich form, respectively. The efficiency of synthesized magnetic PSA immunosensor was measured by the enzyme activity. The effects of MIONP amount, the type and amount of cross linking agent, the type and amount of non-specific binding agent, temperature, reaction time, stirring rate and pH on the immunosensor activity were investigated. In the case where the effect of each parameter is examined, the size distribution of the PSA immunosensor is measured and the binding efficiency of the complex structure is calculated. MIONP and magnetic PSA immunosensor are characterized by surface charge and chemical structure analysis. In addition, the reusability, selectivity and sensitivity of the synthesized immunosensor in the optimum conditions were determined.
The optimum conditions for immunosensor design were 2 mg MIONP, 15-5 μL of crosslinking agents EDC-NHS, 25 °C temperature, 4 h reaction time, pH = 6.2, 200 rpm stirring rate. No significant contribution of NSB agents to immunosensor performance was observed, but it was determined that PEG and lysine were required for immunosensor reusability. The limit of detection of the magnetic PSA immunosensor is estimated to be 2.5 ng/mL of PSA. These results show that this magnetic immunosensor is sensitive and reliable for the test of PSA.