Nanopartiküllerle duyarlılığı arttırılmış yüzey plazmon rezonans biyosensörlerin hazırlanması
Preparation of nanoparticle-amplified surface plasmon resonance biosensors
Yazar: GÜLSU ŞENER
Danışman: PROF. DR. ADİL DENİZLİ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Sunulan çalışmanın amacı, lizozim tayini için yüzey plazmon rezonans biyosensörün (SPR) hazırlanmasıdır. SPR biyosensör, altın yüzeyin lizozim baskılanmış poli(etilen glikol metakrilat-N-metakriloil-(L)-histidin metil ester) poli(EDMAH) nanopartikülleri ile modifiye edilmesiyle hazırlanmıştır. İlk basamakta, N-metakriloil-(L)-histidin metil ester (MAH) monomeri, metakriloil klorür ve L-histidin metil ester reaksiyonu ile sentezlenmiştir. Baskılanmış nanopartiküller, lizozim varlığında MAH ve EDMA'nın miniemülsiyon polimerizasyon reaksiyonu ile hazırlanmıştır. Ayrıca baskılanmamış nanopartiküller, kontrol deneyi için kalıp molekül lizozim olmadan hazırlanmıştır. Nanopartiküller, geçirgenlik elektron mikroskobu (TEM) ve zeta boyut analizi ile karakterize edilmiştir. Partikül büyüklüğü, TEM görüntülerine göre yaklaşık 50 nm bulunmuştur. Nanopartiküller, az miktarda nanopartikül çözeltisinin altın yüzeye damlatılmasıyla ve sonra 37°C'da 6 saat kurutulmasıyla tutturulmuştur. Hazırlanan SPR nanosensörler, atomik kuvvet mikroskobu (AFM), elipsometre, FTIR ve temas açısı ölçümleriyle karakterize edilmiştir. Kalınlık ölçümleri ve AFM görüntüleri, nanopartiküllerden oluşan ince filmlerin hemen hemen tek tabakalı olduğunu göstermektedir. Desorpsiyon çalışmaları, kesikli sistemde 1 M NaCl (20 mM, pH:8.0 fosfat tamponu) kullanılmasıyla gerçekleştirilmiştir. Baskılanmış ve baskılanmamış nanosensörlerin lizozim tayin duyarlılığı, lizozim çözeltileri (pH: 7.4 fosfat tamponunda) ve yumurta akından araştırılmıştır. Baskılanmış nanopartiküller, baskılanmamışlara göre lizozime daha fazla duyarlılık göstermişlerdir. Farklı derişimlerdeki lizozim çözeltileri adsorpsiyon kinetiklerinin belirlenmesinde kullanılmıştır. Langmuir adsorpsiyon modeli, bu afinite sistemi için en uygun model olarak bulunmuştur. Tayin limiti, 1.208 ng/ml olarak bulunmuştur. Lizozim baskılanmış poli(EDMAH) nanopartiküllerin seçiciliğini göstermek için lizozim, sığır serum albümini (BSA), sitokrom c'nin yarışmacı adsorpsiyonu araştırılmıştır. Sonuçlar, baskılanmış nanosensörün lizozim için yüksek seçiciliğe ve duyarlılığa sahip olduğunu göstermektedir.Anahtar Kelimeler: Moleküler baskılama, nanopartikül, yüzey plazmon rezonans, lizozim, nanosensör, yumurta akı.

Abstract:
The aim of this study is preparation of surface plasmon resonance (SPR) biosensor for lysozyme detection. SPR biosensor was prepared by modification of the gold surface of SPR sensor with lysozyme imprinted poly(ethyleneglycoldimethacrylate-N-methacryloyl-(L)-histidine methyl ester) poly(EDMAH) nanoparticles. In the first step, N-methacryloyl-(L)-histidine methyl ester (MAH) monomer was synthesized via the reaction methacryloyl chloride and L-histidine methyl ester. The imprinted nanoparticles were prepared by miniemulsion polymerization reaction of MAH and EDMA in the presence of lysozyme. Also, non-imprinted nanoparticles were prepared without lysozyme for control experiments. The nanoparticles were characterized by transmission electron microscopy (TEM) and zeta-sizer measurements. Particle size was found around 50 nm according to TEM observations. The nanoparticles were immobilized by dropping a small amount of nanoparticle solution to gold surface and then, drying at 37°C for 6 hours. Prepared SPR nanosensors were characterized with atomic force microscopy (AFM), ellipsometer, fourier transform infrared spectro-photometry (FTIR) and contact angle measurements. The thickness measurements and AFM observations indicated that the nanoparticle thin films were almost monolayer. Desorption studies were performed at batch system by using 1 M NaCl (20 mM, pH:8.0, phosphate buffer). Lysozyme sensing ability of imprinted and nonimprinted nanosensors were investigated from lysozyme solutions (in pH 7.4 phosphate buffer) and chicken egg white. Imprinted nanoparticles showed more sensitivity to lysozyme than non-imprinted ones. Lysozyme solutions with different concentrations were used to determine the adsorption kinetics. Langmuir adsorption model was found as the most suitable model for this affinity system. The detection limit was found as 1.208 ng/g. In order to show the selectivity of the lysozyme imprinted poly(EDMAH) nanoparticles, competitive adsorption of lysozyme, bovine serum albumin (BSA) and cytochrome c was investigated. The results show that the imprinted nanosensor has high selectivity and sensitivity for lysozyme.Key Words: Molecular imprinting, nanoparticle, surface plasmon resonance, lysozyme, nanosensor, chicken egg-white.