Gıdalarda genetiği değiştirilmiş organizmaların tayinine yönelik nanomateryalle zenginleştirilmiş elektrokimyasal genosensör tasarımı
Nanomaterial enhanced electrochemical genosensor design for the detection of genetically modified organisms in food
Yazar: BENGİ ÇOBAN
Danışman: PROF. DR. MEHMET YEKTA GÖKSUNGUR ; DOÇ. DR. PINAR KARA KADAYIFCILAR
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Bu tezde, gerçek gıda ve yem örnekleri kullanılarak, genetiği değiştirilmiş organizmaların tayinine yönelik, indikatörsüz DNA dizi algılama yöntemine dayalı, altın nanopartikülle zenginleştirilmiş elektrokimyasal genosensör tasarımı ve optimizasyonu araştırılmıştır.
Çalışmada tek kullanımlık grafit elektrotlar kullanılmıştır. DNA düzeyinde algılamaya yönelik tasarlanan genosensörde elektrot yüzeyi, genetiği değiştirilmiş organizmaların tayini için seçici gen bölgesini simgeleyen tek sarmal prob DNA dizi ile kaplanmıştır. En yüksek biyosensör seçiciliği, aktive edilmiş grafit elektrot yüzeylere, belli oranda seyreltilmiş altın nanopartikül çözeltisi adsorbe edilip 18 saat beklendikten sonra, yüzeylere tiyol (-SH) işaretli probun immobilizasyonu yöntemi ile elde edilmiştir. Elektrot yüzeyini en iyi şekilde kaplayan prob konsantrasyonu 2 µg/mL (ppm) olarak belirlenmiştir.
Hibridizasyon parametreleri olan hedef konsantrasyonu, hibridizasyon tamponu, yıkama tamponu ve yıkama süresinin biyosensör seçiciliği üzerine etkilerini incelemek için yapılan optimizasyon çalışmaları sonucunda, optimum hedef konsantrasyonunun 10 µg/mL (ppm) olduğu belirlenmiştir. Hibridizasyon sonrası hedef dizi ve tüm bazları hedeften farklı rastgele diziden alınan sinyallerin oranı (H/NC) analizin cevabı olarak değerlendirilmiştir. Tüm bu parametrelerin  
biyosensör seçiciliği üzerine güçlü bir etkiye sahip olduğu görülmüştür. Biyosensör seçiciliği için belirlenen optimum koşullarda (hedef konsantrasyonu 10 ppm, hibridizasyon tamponu TBS + %1 Tween 20, yıkama tamponu  TBS + %1 Tween 20 + %0.05 SDS ve yıkama süresi 5 dakika) maksimum H/NC oranı elde edilmiştir.
Optimum koşullarda, farklı gıda ve yem örneklerinin analizi gerçekleştirilmiştir. Hibridizasyon derecesi, Elektrokimyasal Empedans Spektroskopisi (EIS) kullanılarak belirlenmiştir. Geliştirilen analiz yöntemiyle gerçek gıda ve yem örneklerinde genetiği değiştirilmiş organizmaların tayininin etkin bir şekilde gerçekleştirildiği gözlenmiştir.

Abstract:
In this thesis, design and optimization of gold nanoparticle enhanced electrochemical genosensor based on label free DNA technique for the detection of genetically modified organisms in real food and animal feed samples was investigated.
Disposable pencil graphite electrodes (PGE) were used as working electrode. PGE surface was covered by single stranded DNA array that is a selective gene zone for detection of genetically modified organisms. The optimum biosensor selectivity was obtained after a certain rate of diluted gold nanoparticle solution was adsorbed onto activated graphite electrode surfaces after waiting for 18 hours; and probe was immobilized onto electrode surfaces via thiol (-SH) linking. Optimum probe concentration was found as 2 µg/mL (ppm). 
At the end of the optimization studies to determine the effects of the hybridization parameters including target concentration, hybridization buffer, washing buffer and washing time, on biosensor selectivity, the optimum target concentration was found to be 10 ppm. The ratio of electrochemical transduction after hybridization with complementary and non-complementary targets (H/NC) was  
evaluated as the response of the analysis. It was seen that all these parameters have a strong effect on the selectivity of biosensor. At the optimum conditions that were defined for biosensor selectivity (target concentration 10 ppm, hybridization buffer TBS + %1 Tween 20, washing buffer %1 Tween 20 in TBS + %0.05 SDS and washing time 5 minutes) the maximum H/NC ratios were obtained.
Under the optimized conditions, different food and animal feed samples were analyzed. The extent of hybridization was determined by using Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS). With the developed analysis method, determination of genetically modified organisms for real food and feed samples were carried out effectively.