Nanotel tabanlı nanosensörlerin biyomedikal uygulamaları
Biomedical applications of nanowire-based nanosensors
Yazar: ALPTEKİN CİNBAT
Danışman: DOÇ. DR. FERHAT DEMİRAY
Bolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Bu tez çalışmasında öncelikle nanomateryaller açıklanmış, kullanım alanları ve önemlerinden bahsedilmiş, nanomateryallerin boyutlarına göre sınıflandırılması yapılıp en boy oranlarına bağlı çeşitli morfolojileri ve nano boyutta klasik fizikten ayrılan elektriksel, manyetik, yüzey, termal, optik özellikleri incelenmiştir. Nanomateryal ve nanotellerin inceleme ve değerlendirilmesinin yapılmasında kullanılan TEM ve SEM yöntemleri anlatılmıştır. Sonrasındaysa nanotellerin lazer ablasyon, termal buharlaşma, oksit destekli büyüme (OAG), moleküler ışın epitaksisi (MBE), kimyasal ışın epitaksisi (CBE) gibi metotlarla üretim yöntemleri açıklanıp, üretilen nanotellerin dizi oluşturacak şekilde hizalanmalarının Langmuir-Blodgett (LB) hizalaması, kabarcık (BB) hizalaması, akım destekli hizalama, elektrik alan hizalaması gibi metotlarla nasıl yapıldığı araştırılmıştır. Hizalanan nanotellerin, nanotel FET olarak kullanımı incelenip, geliştirilen yarıiletken silikon nanotel FET'lerle geleneksel FET'lerin karşılaştırılması yapılmıştır. Bir sensör arayüzü olarak nanotel FET'lerin nanobiyosensörler olarak kullanımları araştırılmış, hedef analitlerle etkileşim sağlanabilmesi için nanotel yüzeylerinde gerçekleştirilen işlevselleştirilmeler incelenmiştir. Nanotel nanobiyosensörlerle DNA, mikroRNA, protein, tekli virüs ve enzim gibi biyolojik moleküllerin yüksek hassasiyetli tespiti elde edilen iletkenlik değişimlerinin analiziyle yapılıp deneylerin TEM, SEM görüntüleri ve iletkenlik değişim grafikleri verilmiştir. Bu uygulamalar arasından koronavirüsün nanotel FET'lerle tespitinin yapılması ayrıca incelenmiştir. Elde edilen tespit verilerinin veri merkezlerine iletimiyse nano nesnelerin interneti kavramıyla açıklanmıştır.

Abstract:
In this thesis, nanomaterials, their fields of use, and importance in various applications are explained. Classification based on dimensionality and the variety of morphologies resulting from varying aspect ratios is reviewed. Nanomaterial properties such as electrical, magnetic, surface, thermal, and optical properties, which classical physics cannot be applied to due to sizes down to the nanoscale, are further examined. TEM and SEM microscopy methods used in the examination and evaluation of nanomaterials and nanowires are briefly demonstrated. Then, the synthesis of nanowires using methods such as laser ablation, thermal evaporation, chemical beam epitaxy (CBE), molecular beam epitaxy (MBE), and oxide-assisted growth (OAG) is followed by the alignment of produced nanowires through Langmuir-Blodgett (LB) alignment, bubble-blown (BB) alignment, electric field, and current-assisted alignment, which are further reviewed. Nanowire FETs produced using aligned nanowires are compared with conventional FETs. Silica nanowire FETs as sensor interfaces and their usage as nanobiosensors are thoroughly researched. Various surface functionalization methods done on nanowire surfaces to interact with target analytes are explained. Precise and highly sensitive detection of biological analytes such as DNA, microRNA, proteins, single viruses, and enzymes with nanowire nanobiosensors is achieved by analyzing obtained conductivity change data. Corresponding TEM, SEM images, and conductivity graphs of the related experiments are also presented. Among these wide varieties of applications, detection of coronavirus with nanowire FETs and the concept of the internet of nano things to provide a means of transferring the obtained data to data centers are further explained.