C-reaktif protein (CRP) tayini için moleküler baskılanmış nanopolimerler kullanılarak nanobiyosensörlerin geliştirilmesi
Development of nanobiosensors using molecularly imprinted nanopolymers for C-reactive protein (CRP) determination
Yazar: HİLAL ÖZÇELİK
Danışman: PROF. DR. SİNAN AKGÖL
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyokimya Ana Bilim Dalı / Biyokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology
Dizin: Elektrokimyasal sensörler = Electrochemical sensors ; Kopolimerler = Copolymers

Özet:
Son yıllarda inflamasyon ve enfeksiyon kaynaklı ölümler milyonlarca insanı etkilemektedir. C-Reaktif Protein (CRP), inflamasyon ve enfeksiyon aktivitesinin tespiti için önemli bir biyobelirteçtir ve bu nedenle CRP tayini kritik öneme sahiptir. Mevcut ticari immünoanalizler çeşitli sınırlamalara sahiptir. Buna karşın nanopolimer ve sensörlerin entegre kullanımı, tayin yöntemlerinin hassasiyetini önemli ölçüde artırmıştır. Hedef moleküller için özel tanıma bölgelerine sahip polimerik malzemeler, moleküler baskılama tekniği ile üretilmektedir. Bu tezde, inflamasyon ve enfeksiyon hastalıklarının takibinde yardımcı olan biyobelirteç CRP'nin tayini amacıyla, C-imp-poli[HEMA-ko-MMA-ko-(S-rGO)] nanoyapılar sürfaktant içermeyen emülsiyon polimerizasyon yöntemiyle sentezlenmiş ve bu nanoyapılar sensör yüzeyine immobilize edilerek CRP tayininde kullanılmıştır. Nanopolimerlerin karakterizasyonunda FTIR, SEM, zeta boyut ve potansiyel analizi yapılmıştır. Ortalama 319,7 nm boyutundaki CRP baskılanmış nanoyapıların adsorpsiyon koşulları optimize edilmiştir. 1,0 mg/mL CRP içeren ortamda, moleküler baskılanmış nanoyapının CRP'ye spesifik adsorpsiyon değeri Qmax 3,5 mg/mg olarak hesaplanmıştır. Baskılanmış nanopolimerin CRP adsorpsiyonu, baskılanmamış polimere oranla 30 kat daha fazladır ve 8 döngü sonrasında dahi adsorpsiyon kapasitesini % 80 koruduğu gösterilmiştir. Elektrokimyasal yöntemler olarak diferansiyel potansiyel voltametri (DPV) ve dairesel voltametri (CV) kullanılmıştır. DPV ölçümleri, -0.20 ile +0.60 volt aralığında saniyede 60 mV/s  hızında gerçekleştirilmiştir. CV yöntemi sonucunda voltamogramlar ile yüzey hakkında bilgi edinilmiştir. Geliştirilen CRP-baskılı nanosensörün tespit sınırı (LoD) 0.080 µM ve belirleme sınırı (LoQ) 0.243 µM olarak belirlenmiştir. Bu tez, biyolojik örneklerde CRP tespiti için yeni, basit, seçici ve hızlı bir CRP-baskılı nanosensör sunmaktadır.

Abstract:
In recent years, inflammation and infection-related deaths have affected millions of people. C-reactive protein (CRP) is a crucial biomarker for detecting inflammation and infection activity, making CRP determination of critical importance. Existing commercial immunoassays have various limitations. However, the integrated use of nanopolymers and sensors has significantly enhanced the sensitivity of detection methods. Polymeric materials with specific recognition sites for target molecules are produced using the molecular imprinting technique. In this thesis, C-imp-poli[HEMA-ko-MMA-ko-(S-rGO)] nanostructures were synthesized via a surfactant-free emulsion polymerization method for the determination of CRP, a biomarker that aids in monitoring inflammation and infectious diseases. These nanostructures were immobilized on the sensor surface for use in CRP detection. Characterization of the nanopolymers was conducted using FTIR, SEM, and zeta size and potential analysis. The CRP-imprinted nanostructures, with an average size of 319.7 nm, had their adsorption conditions optimized. In an environment containing 1.0 mg/mL CRP, the specific adsorption value (Qmax) of the molecularly imprinted nanostructure for CRP was calculated to be 3.5 mg/mg. The CRP adsorption of the imprinted nanopolymer was 30 times higher than that of the non-imprinted polymer, and it retained 80% of its adsorption capacity even after eight cycles. Differential pulse voltammetry (DPV) and cyclic voltammetry (CV) were employed as electrochemical methods. DPV measurements were conducted within the range of -0.20 to +0.60 volts at a scan rate of 60 mV/s. The CV method provided insights into the surface properties through voltammograms. The developed CRP-imprinted nanosensor exhibited a limit of detection (LoD) of 0.080 µM and a limit of quantification (LoQ) of 0.243 µM. This thesis presents a novel, simple, selective, and rapid CRP-imprinted nanosensor for the detection of CRP in biological samples.