Yüksek verimli immünomanyetik ayırım için manyetik nanopartiküllerin geliştirilmesi
Development of magnetic nanoparticles for high efficiency immunomagnetic separation
Yazar: AKİF GÖKTUĞ BOZKURT
Danışman: PROF. DR. İSMAİL HAKKI BOYACI
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Escherichia coli = Escherichia coli ; İmmunomanyetik ayırma = Immunomagnetic separation

Özet:
Bu çalışmada, nanopartiküllerin morfolojik ve manyetik özelliklerinin immünomanyetik ayırım üzerine etkileri incelenmiştir. İlk aşamada farklı özelliklere sahip üç çeşit altın kaplı manyetik nanopartikül (MNP) sentezlenmiş ve karakterizasyonları yapılmıştır. UV-vis Spektroskopisi nanopartiküllerin 510-575 nm dalga boyu arasındaki altın plazmon bantlarını, titreşimli örnek magnetometresi nanopartiküllerin manyetik özelliklerini belirlemek için kullanılmıştır. Altın nanopartiküller üzerine kendiliğinden oluşan tek tabakanın (SAM) varlığı ise FTIR spektroskopisi ile gösterilmiştir. Zeta potansiyel ölçümleri alınarak nanopartiküllerin yüzey özellikleri ve stabiliteleri kontrol edilmiştir. Escherichia coli (E. coli)'nin antikor işaretli MNP ile yakalanmasının ardından taramalı ve geçişli elektron mikroskopları (SEM ve TEM) ile görüntüleri alınarak karakterize edilmiştir.İkinci aşamada immünomanyetik ayırım için gerekli optimizasyonlar yapılmış ve en uygun sıcaklık 37°C ve en uygun süre 20 dakika olarak belirlenmiştir. Belirlenen sıcaklık ve sürede bakteri hücre sayısının ve immünoreaksiyon hacminin, nanopartiküllerin E. coli bağlama verimi üzerine etkisi araştırılmıştır. En düşük bakteri derişimi 101 kob/ml'de üç nanopartikül için en yüksek bağlanma verimi % 100 olarak bulunmuştur. Bakteri sayısı 107 kob/ml'ye çıkarıldığında bağlanma verimleri ise NP1, NP2 ve NP3 için sırasıyla, % 39.9, % 34.1 ve % 30.3 olarak bulunmuştur. İmmünoreaksiyon hacminin incelenmesi sırasında en düşük hacim olarak 100 µl ile çalışılmış ve bu hacimdeki bağlanma verimleri NP1, NP2 ve NP3 için sırasıyla % 95.6, % 88.6 ve % 84.6 olarak bulunmuştur. İmmünoreaksiyon hacmi 2000 µl'ye çıkarıldığında ise bağlanma verimleri % 58.2, % 51.3 ve % 39.6 değerlerine düşmüştür. Sonuç olarak bakteri sayısı ve immünoreaksiyon hacmi arttığında üç nanopartikül içinde bağlanma verimlerinin düştüğü gözlenmiştir. Sentezlenen nanopartiküllerle düşük hacimlerde az sayıdaki bakteri hücresi dahi hızlı ve hassas olarak yakalanabildiği ve analiz ortamından ayrılabildiği ortaya konmuştur.

Abstract:
In this study, the effects of size, shape and magnetic characteristics of nanoparticles on immunomagnetic separation (IMS) were investigated. For this purpose, core-shell gold coated superparamagnetic nanoparticles with different properties were synthesized by using wet chemical methods. The magnetic nanoparticles (MNPs) were modified with 11- mercaptoundecanoic acid, coated with avidin and antibody and interacted with Escherichia coli, respectively. UV-vis Spectroscopy was used to determine the gold plasmon bands between 510 to 575 nm wavelengths. Vibrating sample magnetometer used for the determination of the magnetic characteristics of synthesized nanoparticles. Surface properties of nanoparticles were investigated by zeta potential measurements. Presence of thiolated self-assembled monolayers on gold nanoparticles was characterized by FTIR spectroscopy. Scanning and transmission electron microscopies images of E. coli captured by antibody coated MNPs were obtained.The parameters of the separation process (incubation time and temperature) during E. coli capturing were optimized. Optimum interaction time and temperature to obtain maximum capturing efficiency was 20 minutes and 37oC respectively Furthermore, E.coli concentrations within the range of 101 to 107 cfu/ml and separation volumes 100 to 2000 µl were tested for each MNP. Capturing efficiency was found 100% for 101 cfu/ml for each MNP. In the lowest separation volume; 100 µl, capturing efficiency values were 95.6%, 88.6% and 84.6% respectively. These results expressed that synthesized nanoparticles have great advantages such as sensitive and rapid capturing of bacteria from lower separation volumes and bacterial concentrations.