Viral yapıların tayininde kullanılmak üzere elektrokimyasal temelli biyosensör platformlarının geliştirilmesi
Development of electrochemical based biosensor platforms to be used in the determination of viral structures
Yazar: RÜMEYSA EKİCİ
Danışman: PROF. DR. EMİR BAKİ DENKBAŞ
Başkent Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Biyomedikal Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Biyosensörler = Biosensors ; Elektrokimyasal sensörler = Electrochemical sensors ; Modifiye elektrodu = Modified electrode ; Virülans = Virulence

Özet:
Virüslerin neden olduğu bulaşıcı hastalıklar (influenza, Zika, insan immün yetmezliği, Ebola, dang, hepatit ve Covıd-19 virüsü gibi) yüzyılın son çeyreği boyunca tüm dünyanın gündeminde olan ve insanların en önemli sorunlarından biri haline gelen hastalıklardır. 
Hastalığa yakalanan kişilerin acil olarak tanımlanması, hastalığa yakalanan bu kişilerin etkili bir şekilde tedavi edilmesini sağlayacaktır. Bu bağlamda, polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) bazlı yöntemler, hassasiyetle yanıt veren en genel ve yaygın olarak kullanılan yöntem olmuştur. Bununla birlikte, PCR uygulamalarında karşılaşılan bazı dezavantajlar nedeniyle (özellikle; test protokolündeki detaylar, zaman açısından uzun sürmesi, ekonomik olmaması, kullanıcının uzman olması gerekliliği, alanda/alan ölçümleri vb. için uygun olmaması vb), yeni nesil (bir başka deyimle hızlı sonuç verebilen, ekonomik, hassas, yerinde uygulama için uygun vb.) çözüm sağlayabilecek sistemlere ihtiyaç duyulmaktadır. Çok sayıda test tabanlı analiz yöntem ve tekniğinde kullanılan farklı test-teşhis uygulamaları konusunda elektroanalitik sistemlerin önemli avantajları vardır. Bu sunum kapsamında, elektrot yüzeylerinin uygun biyokimyasal ve viral yapılar kullanılarak yüzey baskılı elektrotlar için düşük maliyetli, minyatürleştirilmiş elektrokimyasal platformlar uygun ajanlarla dekore edilmiştir. Bu platformlar, viral patojenik hastalıkların tanımlanması için bazı özel viral proteinlerin belirlenmesi şeklinde kullanılabilir. 
Bu çalışmada; bakır ile modifiye edilmiş olan grafit elektrotlar geliştirilmiş ve SEM ile karakterize edilmiştir. Geliştirilen elektrotlar değerlendirilen numunelerdeki protein miktarını ölçmek için Covid-19 N proteini antikoru ile donatılmıştır. Dönüşümlü voltametri (CV) sinyallerine bakıldığında N protein antikoru kaplanmış elektrodun 1.156 mA olduğu, N protein antijeni ile kaplanan elektrodun 0.712 mA olduğu saptanmıştır. N protein saptamasında modifiye edilmiş elektrotların elektrokimyasal aktivitesi üzerinde bariz bir etkisi olduğu gösterilmiştir. Yapılan ölçümlerde önce bilinmeyen numuneler için bir kalibrasyon eğrisi hazırlanmış ve daha sonra N protein miktarı virüs pozitif veya virüs negatif olarak belirlenmiştir.

Abstract:
Infectious diseases caused by viruses (such as influenza, Zika, human immunodeficiency, Ebola, dengue, hepatitis and Covid-19 virus) are diseases that have been on the agenda of the whole world for the last quarter of the century and have become one of the most important problems of people. 
Urgent identification of the people infected with the disease will allow these people who have contracted the disease to be treated effectively. In this context, the polymerase chain reaction (PCR) based methods have been the most common and widely used method that responds with sensitivity. However, due to some disadvantages encountered in PCR applications (in particular; the test protocol is comprehensive, not fast in terms of time, not economical, requires user expertise, is not suitable for field/on-site measurements, etc.), the new generation (which can give fast results, economical, sensitive, suitable for on-site application, etc.) systems that can provide solutions are needed. On the subject of different test-diagnostic applications used in a large number of test-based analysis methods and techniques, electroanalytical systems have some advantages. Within the scope of this presentation, a low-cost, miniaturized electrochemical platforms for surface-printed electrodes by using appropriate biochemical and viral structures of the electrode surfaces decorated with suitable agents. These platforms can be used as the determination of some particular viral proteins for the understanding of viral pathogenic diseases.
In this study; cupper modified graphite electrode was developed and characterized with SEM. Afterwards an antibody of N protein of Covid-19 was decorated surrounding this electrode to measure the amount of that protein in the samples. When the Cyclic voltammetry (CV) signals were examined, it was determined that the electrode coated with N protein antibody was 1.156 mA, and the electrode coated with N protein antigen was 0.712 mA. It has been shown that there is an obvious effect on the electrochemical activity of modified electrodes in the detection of N protein. In these measurements first a calibration curve was performed for the unknown samples then the amount of N protein was determined as virus positive or not.