Mikrobiyal gliserol biyosensörlerinin geliştirilmesi
Developing of microbial glycerol biosensors
Yazar: TÜLAY ERGÖN
Danışman: PROF. DR. ÖMER FARUK ALGUR ; PROF. DR. ELİF ERHAN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Biyosensörler = Biosensors

Özet:
Gliserol; biyodizel ve biyoetanol üretiminin yan ürünü, gıda sektörlerinde ve bitkisel yağ üretiminde ürün için kalite parametrelerinden biridir. Ayrıca, tıbbi uygulamalarda ve biyokimyasal tanılarda kullanılmaktadır. Bu nedenle gliserolün ölçümü endüstriyel ve ticari öneme sahiptir. Bu tez çalışması kapsamında, klasik kromatografik yöntemlere alternatif olarak, mikrobiyal bir gliserol biyosensörü tasarımı geliştirilmiştir. Çalışmalar üç ana bölümde yapılmış olup: 1. Gliserol ile etkileşen türlerin izolasyonu, 2. Mikrobiyal sensör tasarımı için uygun bir matriks belirlenmesi çalışmaları, 3. Mikrobiyal gliserol biyosensörü tasarımı ve kullanılmasıdır. Sensör tasarımında Gluconobacter oxydans ticari türü ve hücrelerin sürekli akış sisteminde başarıyla tutuklanmasını sağlayan yeni bir ko polimer Poli(glisidil metakrilat-co-3-tiyenilmetil metakrilat) (Poli(GMA-co-MTM)) kullanılmıştır. Tasarımda nanoteknolojinin imkanlarından yararlanılarak hücre filmine karbon nanotüp yüklenmiş ve elde edilen sensörün hassasiyeti yaklaşık 15 kat arttırılmıştır. Sürekli sistemde yapılan gliserol ölçümleri sırasında kompozit filmin elektrot yüzeyinden sıyrılmadığı ve film elemanlarının sistemden yıkanmadığı tespit edilmiştir.Gliserol ölçümleri kesikli yüklemeli sürekli akış hücresi kullanılarak 1, 2, 4 ve 6 ml/dak debilerinde gerçekleştirilmiştir. Yüklemeler 2-200 mM gliserol aralığında yapılmıştır. Tasarlanan farklı çalışma elektrotları için ayrı kalibrasyon eğrileri hazırlanarak, ölçüm hassasiyeti, lineer ölçüm aralığı, belirlenebilir en düşük değer gibi biyosensör parametreleri incelenmiştir. Deneylerde elde edilen akım-zaman eğrileri ve yapılan paralel elektrotlar ile ölçümlerin tekrarlanabilir olduğu gösterilmiştir. Sensör tasarımında kullanılan Poli(GMA-co-MTM) ilk kez mikrobiyal amaçlı olarak kullanılmış ve matriksin etkili bir tutuklama ajanı olduğu gösterilerek, kullanım potansiyeli geliştirilmiştir.

Abstract:
Glycerol is a byproduct of biodiesel and bioethanol production and is also one of the quality parameters in food industry and vegetable oil production. In addition, it is quanitifed for the purpose of biochemical diognastics in medical practices. Therefore the analysis of glycerol is very important in terms of industrial and commercial purposes. On the scope of this disertation study, a microbial glycerol sensor has been developed as an alternative to conventinonal chromotographic methods. The study has been conducted under three main parts: 1. Isolation of the species interact with glycerol 2. Experimental research on determining the appropriate matrice for the design of the sensor 3. Design of the microbial glycerol sensor and its use. A commercial strain of Gluconobacter oxydans together with a new co-polymer Poly(glycidyl methacrylate-co-3-thienylmethylmethacrylate) (Poly(GMA-co-MTM)) which, provides effective immobilization in the continuous flow system, were used in the sensor design. By taking the advantages of the nano-technology, carbon nanotubes were also added to the cell film and the sensitivity of the sensor was increased about 15 times. During the glycerol analysis in the continous system, it was shown that composite film was not removed from the electrode surface and film elements were not wash out from the system.Glycerol analyses were performed by using batch loaded continously flow cell at different flow rates of 1,2,4, and 6 ml/min. Loadings were done in the range of 2-200 mM glycerol. Different working electrodes were designed. For each working electrode a calibration curve was obtained and biosensor parameters such as measurement sensitivity, linear measurement range and limit of detection of the method were investigated. The reproducibility of the measurements were obtained by current (I)-time (t) curves and with prepared parallel electrodes. In this study, Poly(GMA-co-MTM) was used for the first time as a microbial matrice/matrix and was shown to be an effective immobilization agent