Doğal melanin nanoparçacıkları ile modifiye edilmiş kuvars ayar çatalı tabanlı biyosensör tasarımına özel simülasyon ortamının hazırlanması ve analizi
Preparation and analysis of special simulation environment for quartz tuning fork based biosensor design modified with natural melanin nanoparticles
Yazar: DİLHAN TANRILI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ GİZEM KALELİ CAN ; DR. ENGİN BAYSOY
İzmir Demokrasi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
İnsan vücudu, hastalık durumunda çoğu kez barındırdığı organik veya
inorganik maddeleri düzenlemede kayba uğrar. Bu durumda, bazı maddelerin olması
gerekenden farklı seviyelerde bulunması hastalığa neden olabilir veya hastalığın işareti
olarak görülebilir. Hastalığı doğru ve erken teşhis etmek ise uygun tedaviyi
gerçekleştirmek için oldukça önemlidir. Kuvars ayar çatalı (QTF) tabanlı
biyosensörler, seçiciliği, yüksek hassasiyeti, maliyeti ve taşınabilir olmasıyla
hastalıkları erken ve doğru teşhis etmek için özellikle biyomedikal uygulamalar
içerisinde ön plana çıkmaktadır. Ancak bir QTF'in biyosensör olarak uygulanabilmesi
için, QTF'in performansını etkileyen birçok değişkenin olumlu ya da olumsuz etkileri
sistematik olarak incelenmelidir.
Bu sebeple QTF'in performansını etkileyen birçok değişkenin optimum
değerini deneysel çalışmalar öncesinde öngörebilmek için, günümüzde simülasyon
deneyleri gerçekleştirme eğilimi mevcuttur. Bu tez çalışmasının hipotezi simülasyon
modellemesi ile QTF tabanlı biyosensör tasarım sürecinde zaman ve maliyet tasarrufu
sağlanabileceğini ispat etmektir. Bu amaçla, tez çalışmamızda, QTF'in model olarak
belirlenen immunoglobulin G (IgG) tayininde kullanımı için, simülasyon çalışmaları
COMSOL Multiphysics simülasyon programı kullanılarak test edilmiştir. Simülasyon
model sonuçları ile deneysel sonuçlar karşılaştırılarak, kullanılan simülasyon
modelinin doğruluğu analiz edilmiştir. Yapılan analiz neticesinde QTF tabanlı
biyosensör çalışmalarında simülasyon modelinin araştırma ve geliştirme
çalışmalarında kullanılmasının fayda sağlayabileceği sonucuna ulaşılmıştır. Sonuç
olarak, biyosensör araştırma, geliştirme / tasarım sürecinde simülasyon modellemeleri
kullanmanın zaman ve maliyet tasarrufu sağladığı söylenerek hipotez doğrulanabilir.

Abstract:
The human body mostly gets problems in the capability of regulation of its
organic or inorganic substances during diseases. In this case, the presence of certain
substances at extraordinary levels can cause illness or can be seen as a sign of illness.
It is crucial to diagnose the disease correctly and in early phase in order to apply the
appropriate and right treatment. Quartz Tuning Fork (QTF) based biosensors come
into prominence especially in biomedical applications for early and accurate diagnosis
of diseases owing to their selectivity, high sensitivity, cost effectiveness and
portability. However, in order to be implemented of a QTF as a biosensor, the positive
or negative effects of many variables that affect the performance of the QTF must be
systematically examined.
For this reason, recently there is a tendency to perform simulation
experiments in the field with the aim of predicting the optimum value of many
variables affecting the performance of QTF before experimental studies. The
hypothesis of this thesis is to prove that time and cost savings can be achieved in the
QTF-based biosensor design process with simulation modelling. For this purpose, in
our thesis study, simulation studies were tested using the COMSOL Multiphysics
simulation program for the use of QTF in the determination of immunoglobulin G
(IgG) determined as a model. The accuracy of the simulation model used was analyzed
by comparing the simulation model results with the experimental results. As a result
of the analysis, it was concluded that the use of the simulation model in QTF-based
biosensor studies could be beneficial. As a result, the hypothesis can be verified by
saying that using simulation models in the biosensor research, development / design
process saves time and cost.