Biyoalgılamaya yönelik elektrokimyasal sensörlerin geliştirilmesi
Development of electrochemical sensors for biorecognition
Yazar: ECE EKŞİN
Danışman: PROF. DR. KADRİYE ARZUM ERDEM GÜRSAN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı / Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Kimya = Chemistry

Özet:
Yakın bir geçmişte keşfedilen grafen, kusursuz fiziksel, kimyasal, elektriksel, termal ve optik özelliklere sahiptir. Grafen oksit (GO) ise, geniş yüzey alanı sunduğundan modifiye edildiği yüzeyin immobilizasyon ve adsorpsiyon kapasitesini arttıran bir nanomalzemedir. Tez kapsamında, yüzeyleri grafen oksit (GO) ve türevleri ile modifiye edilmiş tek kullanımlık elektrot olarak tasarlanan impedimetrik ve voltammetrik temelli biyosensörler geliştirilerek, seçimli ve duyarlı bir şekilde biyomoleküler etkileşim ve algılamaya yönelik uygulamaları gerçekleştirilmiştir. 
Tez çalışmasının ilk bölümünde, ilaç-DNA etkileşiminin elektrokimyasal tekniklerle incelenmesine yönelik, antikanser ilaç daunorubisin (DNR) ile çift sarmal DNA etkileşimi voltammetrik ve impedimetrik tekniklerle analizin yapıldığı indirgenmiş grafen oksit modifiye tek kullanımlık biyosensör platformu geliştirilmiştir.
Tez çalışmasının ikinci bölümünde, akciğer, meme, pankreas, kolon kanseri gibi farklı kanser türleri, Alzheimer gibi nörodejeneratif hastalıklar ve diyabet gibi metabolik hastalıkların biyobelirteci olan miR-34a'nın kısa sürede, duyarlı ve seçimli bir şekilde analizine yönelik voltammetrik teknik ile analizini mümkün kılan grafen oksit modifiye biyosensör platformu geliştirilmiştir.
Tez çalışmasının üçüncü bölümünde, lösemi, akciğer kanseri, meme kanseri ve multiple myeloma biyobelirteci olan miR-660'ın impedimetrik tayinine yönelik, seçimli ve duyarlı bir şekilde analizini mümkün kılan, kitosan ve nitrojen katkılı indirgenmiş grafen oksit modifiye, tek kullanımlık bir biyosensör platformu geliştirilmiştir. Geliştirilen biyosensörün gerçek örneklerde uygulamasını göstermek amacıyla yapay serum ortamında miR-660 tayini gerçekleştirilmiştir.
Tez çalışmasının dördüncü ve son bölümünde, vücut sıvılarında glukoz ve insulin tayinine yönelik geliştirilen "çift biyobelirteç analiz çipi" tasarımında yer alan enzimatik glukoz sensörünün tasarımı ve uygulamalarına yönelik çalışmalara yer verilmiştir. Sensör yüzeyine immobilize edilen glukoz oksidaz enzimi varlığında tükürük ve kan örneğinden glukoz tayini, kronoamperometri tekniği kullanılarak gerçekleştirilmiştir. 
Dolayısıyla tez kapsamında duyarlı ve seçimli bir şekilde elektrokimyasal ilaç-DNA etkileşiminin incelenmesi, miRNA analizi, vücut sıvılarında glukoz analizine yönelik, kullanımı pratik, hazırlanışı kolay, minyatürize edilmeye uygun tek kullanımlık analiz platformları geliştirilmiştir.

Abstract:
Graphene was discovered in the recent past and it has excellent physical, chemical, electrical, thermal and optic properties. Graphene oxide (GO) is a nanomaterial that increases the immobilization and adsorption capacity of the surface, due to its large surface area. Within the scope of the thesis, single-use voltammetric and impedimetric sensing platforms that modified with graphene oxide and its derivatives are developed in order to detect biomolecular interaction and recognition events. 
In the first part of the thesis, in order to examine the drug-DNA interaction by electrochemical techniques, reduced graphene oxide modified single-use biosensor platform is developed. The interaction between anticancer drug daunorubicin and double stranded DNA is monitored via voltammetric and impedimetric techniques.
In the second part of the thesis, within the context of innovative electrochemical biosensors, simple, inexpensive, rapid and selective detection of miR-34a as a biomarker associated with various types of cancers, neurodegenerative and metabolic diseases such as, Alzheimer's disease and diabetes is performed by voltammetric technique using graphene oxide modified single-use biosensor platform. 
In the third part of the thesis, impedimetric detection of miR-660 that is a biomarker of leukemia, lung cancer, breast cancer and multiple myeloma, is performed in a practical way by chitosan and nitrogen doped reduced graphene oxide modified single-use biosensor platform. In order to show the applicability of the designed biosensor is tested in artificial serum sample. 
In the forth part of the thesis,  enzymatic detection of glucose in body fluids are presented. This study was a part of "dual-biomarker sensing chip" which integrating enzyme and antibody-based assays for simultaneous electrochemical measurements of glucose and insulin. The glucose is monitored by chronoamperometry technique in saliva and whole blood through reaction of glucose oxidase.
Therefore, the studies are being performed in order to investigate practical, easy-to-prepare, suitable for miniaturization biosensor platforms which can be used for monitoring of drug-DNA interaction, miRNA analysis, and glucose detection in body fluids.