Nöraminidaz ve hemaglutinin temelli elektro-nano diyagnostik platformlar: ınfluenza ve kanser tanısına yönelik model sistemlerin geliştirilmesi
Electro-nano diagnostic platforms based on neuraminidase and hemagglutin: development of model systems for diagnosis of influenza and cancer
Yazar: YUDUM TEPELİ BÜYÜKSÜNETÇİ
Danışman: PROF. DR. ÜLKÜ ANIK
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Kimya = Chemistry
Dizin: Biyosensörler = Biosensors ; Hemaglutinin = Hemaglutinin ; Karbon temelli materyaller = Carbon based materials ; Neoplazm hücreleri-dolaşan = Neoplastic cells-circulating ; Nöraminidaz = Neuraminidases ; İnfluenza A virüsü = Influenza A virus

Özet:
Bu doktora tezinde, kanser hücreleri ve Influenza A virüsü tanısına yönelik nöraminidaz (NEU3) ve hemaglutinin (H) temelli elektrokimyasal model tanı sistemleri geliştirilmiştir. Çalışma iki bölümden oluşmaktadır. İlk bölümde, kanser tanısına yönelik NEU3 temelli elektrokimyasal model biyosensörün geliştirilmesi amacıyla altın yüzey baskılı elektrot (AuSPE) Grafen-Platin hibrit nanomalzeme ile modifiye edilmiş ve ardından bir kanser biyobelirteci olan NEU3 ile spesifik olarak etkileşim sağlayan sialik asit (SA) kaynağı GD3 gangliositi elektrot yüzeyine immobilize edilmiştir. Ortamda bulunan NEU3 elektrot yüzeyindeki GD3 gangliositini SA uçlarından kestiğinde açığa çıkan galaktozların Fıstık aglutinin (PNA) Lektine spesifik olarak bağlanması üzerinden dolaylı olarak NEU3 tayini gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen model sistemin örnek denemesi için HeLa kanser hücre hattı kullanılmıştır. Tüm elektrokimyasal ölçümler elektrokimyasal impedans spektroskopisi   (EIS) yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir.
Çalışmanın ikinci bölümünde ise, Influenza A tanısına yönelik anti-H temelli iki farklı elektrokimyasal model immunosensörü geliştirmek için model olarak H1N1 ve H3N2 inaktif virüsleri kullanılmıştır. H1N1 inaktif virüsü belirlenmesi amacıyla, çok duvarlı karbon nanotüp-altın-platin hibrit nanopartikülü ile modifiye edilmiş AuSPE yüzeyine anti-H1 antikorları immobilize edilmiştir. Diğer yandan, H3N2 inaktif virüsü belirlenmesi amacıyla, Grafen-Altın hibrit nanopartikülü ile modifiye edilmiş AuSPE yüzeyine anti-H3 antikorları immobilize edilmiştir. Geliştirilen Influenza model immunosensörleri H1N1 ve H3N2 inaktif virüsleri inkübe edildikten sonra anti-H1 antikoru ile H1N1 ve anti-H3 antikoru ile H3N2 arasındaki spesifik etkileşim EIS ile incelenmiştir. Sentetik tükürük içerisine standart H1N1 ve H3N2 virüsleri katımı yapılarak, serum matriks etkisi incelenmiştir.

Abstract:
In this doctoral thesis, neuraminidase (NEU3) and hemaglutinin (H) based electrochemical model diagnosis systems were developed for cancer cells and Influenza A virus. Present work consist of two sections. In the first section, the development of NEU3 based model cancer electrochemical biosensor is described. For this purpose, first gold screen printed electrode (AuSPE) was modified with Grafen-Platinum hybrid nanoparticle. Then the sialic acid (SA) source GD3 ganglioside, which interacts specifically with a cancer biomarker NEU3, was immobilized on to the electrode surface. Indirect determination of NEU3 was carried out through the the specific binding of PNA Lectin to galactose units released when NEU3 enzyme in the medium cleaveges the GD3 ganglioside on the electrode surface from the SA ends. Sample application study of the developed model system was carried out with HeLa cancer cell lines. All electrochemical measurements were performed using the electrochemical impedance spectroscopy (EIS) method.
In the second section, H1N1 and H3N2 inactive viruses were used as models to develop two different anti-H based electrochemical model immunosensors for the diagnosis of Influenza A. In order to detect H1N1 inactivated virus, anti-H1 antibodies were immobilized on multi-walled carbon nanotube-gold-platinum hybrid nanoparticle modified AuSPE surface. On the other hand, anti-H3 antibodies were immobilized on Graphene-Gold hybrid nanoparticle modified AuSPE surface to detect H3N2 inactive virus. Both Influenza model immunosensors were tested using H1N1 and H3N2 inactive viruses. The specific interactions between anti-H1 antibody and H1N1 and also between anti-H3 antibody and H3N2 were examined by EIS. The serum matrix effect was also investigated using a synthetic saliva supplemented with the standard H1N1 and H3N2 viruses.