Adenozin tayinine yönelik optik temelli nanosensörlerin geliştirilmesi
Development of optical based nanosensors for the determination of adenosine
Yazar: ZEHRA TUĞÇE KURT
Danışman: DOÇ. DR. NİLAY BERELİ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Adenozin = Adenosine ; Polimerler = Polymers ; Yüzey modifikasyonu = Surface modification ; Yüzey plazmon rezonans teorisi = Surface plasmon resonance theory

Özet:
Tez kapsamında canlı yapısında önemli molekül olmakla birlikte idrar ve serum seviyelerinin nörodejeneratif hastalıklar ve kanser gibi hastalıklarla doğrudan veya dolaylı olarak bağlantısı bulunan adenozin nükleozidinin allil merkaptan ile yüzeyi aktif hale getirilen altın çip üzerine baskılanması sağlanmıştır. Nanofilm yüzey modifikasyonu moleküler baskılama tekniği yoluyla gerçekleştirilmiştir ve fonksiyonel monomer olarak metakrilik asit (MAA) kullanılmıştır. Adenozin tayini için yüzey plazmon rezonans (SPR) cihazı kullanılmıştır. Adenozin tayini için 3.0 -7.4 aralığında pH taraması yapılmış ve optimum pH 7.4  olarak belirlenmiştir. Kinetik çalışmalarda ise pH 7.4 fosfat tampon çözeltisi ile tespit aralığı için 0.5 nM- 400.0 nM aralığında farklı derişim seviyeleri ile analizler yapılmıştır ve nanosensörün çalışma aralığı belirlenmiştir. Geliştirilen nanosensörün seçicilik analizlerinde guanozin ve sitidin nükleozidleri de kullanılarak farklı oranlarda derişimlerdeki çözeltilerde SPR nanosensörünün seçiciliği belirlenmiştir. Moleküler baskılanmamış polimer (NIP) çip yüzeyi MAA monomeri ile kaplanmış ve pH 7.4 fosfat tampon çözeltisiyle adenozin, guanozin ve sitidin ile farklı derişim ve karışımlarda yapılarak hem kinetik çalışmaları hem de seçicilik tayinleri yapılmıştır. Adenozin baskılanmış nanosensör çipi ile adenozin tayinleri aynı gün içerisinde peşpeşe yapılmış ve aynı zamanda farklı zaman aralıklarında da adenozin analizleri yapılmıştır. Adenozin baskılanmış SPR çipinin gerçeğe uygun medikal analiz ve araştırmalarda kullanılması amaçlandığından adenozin analizlerinde 1.0 nM- 5.0 nM derişim aralığında yapay idrar ve serum örneklerinde de çalışılarak geri kazanımları hesaplanmıştır. Yapılan çalışmada 0.1 nM- 100.0 nM lineer aralığında sulu çözeltilerde tespit limiti(LOD) değeri 0.018 nM, yapay plazmada tespit limiti değeri 0.015 nM ve yapay idrarda tespit limiti değeri 0.013 nM olarak belirlenmiştir. Ayrıca miktar tayini sınırı (LOQ) değerleri ise sulu çözelti, yapay plazma ve yapay serumda sırasıyla 0.061 nM, 0.052 nM, 0.046 nM olarak hesaplanmıştır. Adenozin baskılanmış SPR çipinin yüzeyi atomik kuvvet mikroskobu, elipsometre ve temas açısı ölçümleri alınarak karakterize edilmiştir. 

Anahtar Kelimeler: Adenozin, Moleküler Baskılanmış Polimerler, Nanofilm Yüzey Modifikasyonu,  SPR, Nanosensörler

Abstract:
In this thesis, a novel measurement method is proposed to measure the level of adenosine nucleoside which is a significant molecule utilized as a direct or indirect indicator to detect diseases such as neurodegenerative diseases and cancer in the human body with a novel impriting technique applied onto a gold chip whose surface is activated with allyl mercaptan. The nanofilm surface modification is implemented by means of the molecular impriting technique and methacrylic acid (MAA) is utilized as the functional monomer. For the adenosine determination, a surface plasmon resonance (SPR) device is used, pH scanning is performed between 3.0 and 7.4, and the optimum pH is determined as 7.4. During the kinetic studies, on the other hand, an analysis is run with the phosphate buffer solution of pH 7.4 and of different concentrations ranging from 0.5 nM up to 400.0 nM to detect the interval of determination for a proper nanosensor operation. Guanosine and cytidine are also included in the analysis to detect the selectivity of the SPR nanosensor realized. The non-imprinted polymer (NIP) chip surface is covered with the MAA monomer, in this way, both the kinetic studies and sensitivity tests are performed with the phosphate buffer solution of pH 7.4 and different concentrations and mixtures of adenosine, guanosine and cytidine. By using the adenosine molecular imprinted polymers (MIP) nanosensor chip, adenosine detections are consecutively collected within the same day and analysis are executed within several different time intervals. Since the adenosine impriting SPR chip is intended to be used in realistic medical analysis and research, its recovery was calculated by working with artificial urine and serum samples in the range of 1.0 nM - 5.0 nM concentration in adenosine analysis. In the study, the limit of detection (LOD) value in aqueous solutions in the linear range of 0.1 nM - 100.0 nM was determined as 0.018 nM, the limit of detection value in artificial plasma was determined as 0.015 nM, and the limit of detection in artificial urine was determined as 0.013 nM. In addition, the limit of quantification (LOQ) values were calculated as 0.061 nM, 0.052 nM, and 0.046 nM in aqueous solution, artificial plasma and artificial serum, respectively. The surface of the adenosine-imprinted SPR chip was characterized by taking atomic force microscopy, ellipsometry, and contact angle measurements. 

Keywords: Adenosine, Molecular Imprinted Polymers, Nanofilm Surface Modification, SPR, Nanosensors