DNA etkileşimlerine dayalı elektrokimyasal nanobiyosensörlerin tasarımı ve geliştirilmesi
Design and development of electrochemical nanobiosensors based on DNA interactions
Yazar: FATMA AKPINAR
Danışman: PROF. DR. MİHRİCAN MUTİ
Aydın Adnan Menderes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Amaç: Bu çalışma, DNA etkileşimlerine dayalı, nanomalzeme ile modifiye edilmiş sensörlerin tasarlanması amacıyla yapılmıştır.
Materyal ve Yöntem: Sol-jel yöntemiyle amorfoz yapıda SiO2 nanopartiküller (SiNP) sentezlenerek tek kullanımlık perde baskılı elektrot (SPE) yüzeyine modifiye edilmiştir. SiNP modifiye elektrot yüzeyinde antikanser ilaç olan Temozolomid'in ve bir gıda mikotoksini olan Patulin'in DNA ile etkileşiminin elektrokimyasal tayini gerçekleştirilmiştir.
Bulgular ve Sonuç: SiNP modifikasyonunun elektrot yüzey alanını 2.3 kat arttırarak    7.5x10-4 cm2'den 17.5x10-4 cm2'ye çıkardığı ve bunun sonucunda sinyalin arttığı gözlenmiştir. Geliştirilen nanosensör kararlılığı TMZ tayini yapılarak test edilmiş ve nanosensör performansının 1 ay boyunca stabil kaldığı, 2. ay sonunda ise performansının %70'ini koruduğu görülmüştür. Gözlenebilme sınırı TMZ için 5.6 µg/mL, DNA için 7.2 µg/mL olarak hesaplanmıştır. Doğrusal konsantrasyon aralığı TMZ için 18.6-200 µg/mL, DNA için 23.9-80 µg/mL olarak bulunmuştur. Patulin için gözlenebilme sınırı 1.15 µg/mL, doğrusal konsantrasyon aralığı 3.2-20 µg/mL olarak bulunmuştur. PAT-dsDNA arasındaki etkileşim sonrası, PAT ve guanin oksidasyon sinyallerinde sırasıyla yaklaşık %86 ve %23 oranında azalma gözlenmiştir. SiNP modifiye SPE nanobiyosensörlerinin düşük maliyet, hızlılık ve pratiklik gibi avantajlarlar sağlayarak DNA etkileşim çalışmalarına başarılı bir alternatif oluşturacağı düşünülmektedir.

Abstract:
Objective: This study was carried out to design sensors modified with nanomaterials based on DNA interactions. 
Materials and Methods: Amorphous SiO2 nanoparticles (SiNP) were synthesized by the sol-gel method and modified onto the surface of a disposable screen-printed electrode (SPE). Electrochemical determination of the interaction of the anticancer drug Temozolomide and Patulin, a food mycotoxin, with DNA was carried out on the SiNP modified electrode surface.
Results and Conclusion: It was observed that SiNP modification increased the electrode surface area by 2.3 times, from 7.5x10-4 cm2 to 17.5x10-4 cm2, and as a result, the signal increased. The stability of the developed nanosensor was tested by determining TMZ and it was observed that the nanosensor performance remained stable for 1 month and retained 70% of its performance at the end of the 2nd month. The detection limit was calculated as 5.6 µg/mL for TMZ and 7.2 µg/mL for DNA. The linear concentration range was found to be 18.6-200 µg/mL for TMZ and 23.9-80 µg/mL for DNA. The detection limit for patulin was found to be 1.15 µg/mL, and the linear concentration range was 3.2-20 µg/mL. After the interaction between PAT-dsDNA, a decrease of approximately 86% and 23% in PAT and guanine oxidation signals, respectively, was observed. It has been found that SiNP-modified SPE nanobiosensors constitute a successful alternative in DNA interaction studies by providing advantages such as low cost, speed, and practicality.