Biyolojik etkileşim kinetiğini algılamada yeni bir yaklaşım: Plazma polimerizasyonu ile modifiye edilmiş kuvars ayar çatalı
A novel approach for understanding biological interaction kinetics: Plasma polymerization modified quartz tuning fork
Yazar: ATEFEH EBADİ
Danışman: PROF. DR. SELMA MUTLU
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Biyosensörler = Biosensors ; Polimerizasyon =

Özet:
Yüksek kalite faktörüne sahip (≅ 60000) olan kuvars ayar çatalı (quartz tuning fork, QTF),  atomik kuvvet mikroskobunda angström düzeyinde bir çözünürlük sağlamaktan, hassas saat üretimine, gaz senyörlerinden, gaz fazındaki akışkanların dinamiğinin takibine kadar yüksek hassasiyetin önemli olduğu birçok alanda kullanılmaktadır. 
Piezoelektrik kuvars kristal mikroterazilerde (piezoelectric quartz crystal microbalance, QCM) olduğu gibi,  kuvars ayar çatalında da, yüzeyde biriken moleküller veya maddeler, frekans değerinde değişimler meydana getirmektedir. QTF'lerin yüksek kalite faktörü (≅ 60000) , QCM sistemlerine göre, daha yüksek hassasiyet, daha kalıcı yapısal özellikler ve düşük maliyetli olması nedeniyle, bu sistemlerin "Kütle hassas Biyosensör" araştırmaları için öne çıkmasını sağlamıştır.
QTF'lerin sensör uygulamalarındaki en büyük problem, kuvars kristal üzerine kaplanmış bakır elektrot yapısından dolayı, su başta olmak üzere, iletken tüm sıvı ortamlar içerisinde kısa devre yaparak kullanılamaz hale gelmeleridir. 
Bu çalışmanın amacı; sıvı içerisinde kısa devre yapmadan tepki verme yeteneğine sahip kuvars ayar çatalı (QTF) temelli bir "kütle hassas biyosensör platformu'nun hazırlanmasıdır. Bu hedefin gerçekleştirilebilmesi için QTF'in yüzeyindeki elektrotların yalıtkan bir madde ile nanometre (nm) mertebesinde kaplanması amaçlanmıştır. Bu hedef doğrultusunda piyasadan temin edilen QTF'ler, öncelikle plazma polimerizasyon (PlzP) yöntemi ile monomer olarak hekzan kullanılarak yalıtkan hale getirilmiştir. Yalıtkan QTF yüzeyler, yine plazma polimerizasyon yöntemiyle etilendiamin (EDA) monomeri kullanılarak biyolojik ajanları bağlayabilecek bir fonksiyonel grup (-NH2) kazandırılmak üzere modifiye edilmiştir. Amin gruplarının aktivasyonu bifonksiyonel gluteraldehit çapraz bağlama ajanı ile gerçekleştirilmiştir.
Aktif aldehit grubu içeren QTF yüzeylere, model biyomolekül olarak biyotin immobilize edilmiş ve "biyosensör"e ait tanıyıcı tabaka oluşturulmuştur. Hazırlanan "biyosensör", farklı derişimlerdeki avidin çözeltisi ile etkileştirilerek "QTF temelli kütle hassas biyosensör" ün performans ölçümleri kaydedilmiştir.  
Bu çalışma süresince, QTF yüzeylerine uygulanan bütün işlemlerden önce ve sonra frekans değerleri ölçülmüştür.  Burada öncelikli amaç yüksek kalite faktörüne sahip olan QTF'lerin ölçüm hassasiyetini en az etkileyecek optimum sonuçları elde etmek olmuştur. 
Oluşturulan tüm yüzeylerde meydana gelen değişimler atomik kuvvet mikroskobu (AFM), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR-ATR) ile karakterize edilmiştir.
Çalışma, yüksek kalite faktörlü, yüksek hassasiyete sahip, performansı geliştirilmiş bir kütle hassas biyosensörün kuvars ayar çatalı kullanarak geliştirilebileceğini göstermesi açısından önem taşımaktadır.

Anahtar kelimeler: Plazma Polimerizasyon, Kuvars Ayar Çatalı (Quartz Tuning Fork/QTF),Hekzan, Biyosensör, Avidin-Biyotin

Abstract:
Quartz tuning fork (QTF) that has high quality factor (≅ 60000), is used where high sensitivity is important such as providing dissolvability at the level of angstrom of atomic power microscope,  Production  of sensitive clock and gas detecting element as well as monitoring the dynamics of fluid in gaseous phase.
As such in piezoelectric quartz crystal microbalance (piezoelectric quartz crystal microbalance, QCM), also in quartz tuning fork, molecules or substances which accumulate at the surface, Casue changes on frequency value. In comparison with QCM systems, high quality factor (≅ 60000) of QTF is preferred for researches of ''Mass Sensitive Biosensor'' due to its high precision, higher outlast idiosyncrasy and less expense.
The biggest problem of sensor applications of QTF – especially inside water – is the condition that it becomes unusable by short circuit into all conductive liquid medium, because of coper electrode which is covered with quartz crystal. 
This study is purposed to prepare a ''mass sensitive biosensor platform'' hinges upon quartz tuning fork (QTF) which has ability of response without short circuit within liquid. In order to fulfil this objective, it is aimed to cover electrons on the surface of QTF with a conductive substance in the scale of nanometer (nm).  In accordance with this target, QTFs which are supplied from the market are turned into insulator by using hexane as monomer by plasma polymerization method (PlzP). Insulator QTF surfaces are modified to generate a functional group (-NH2) that can link biological agents by using ethylene diamine (EDA) to monomer again with plasma polymerization method. Activation of amine groups are performed with cross bonding agent of bio functional glutaraldehyde.
QTF surfaces which contain active aldehyde group, are immobilized with biotin as model biomolecule and revelation layer which belongs to ''biosensor'' is created. Performance measurements of ''QTF-based mass sensitive biosensor'' are recorded by activating avidin solution at different concentrations with prepared ''biosensor''.
During this study, the frequency values are measured before and after all operations which are applied to QTF surfaces. The primary purpose here is to obtain optimum results which would minimally affect the measurement sensitivity of QTFs that have high quality factor. 
At all the generated surfaces changes are observed and characterized with atomic power microscope (AFM) and Fourier alternate infrared spectroscopy (FTIR-ATR).
Importance of this study comes to its findings that demonstrates a mass sensitive biosensor which has high quality factor, high sensitivity and advanced performance can be improved by use of quartz tuning fork.