Kurkumin tayinine yönelik yüzey plazmon rezonans temelli nanosensörlerin hazırlanması
Preparation of surface plasmon resonance based nanosensors for curcumin detection
Yazar: ŞEBNEM ÇIKRIK
Danışman: PROF. DR. ADİL DENİZLİ ; DOÇ. DR. NİLAY BERELİ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyomühendislik = Bioengineering ; Kimya = Chemistry

Özet:
Bitkisel kaynaklı bileşenler alternatif ve tamamlayıcı tıpta en çok kullanılan
ürünlerdendir. Hint safranı veya zerdeçal olarak bilinen Curcuma longa
bitkisinden elde edilen kurkumin gerek antikanser gerekse antioksidan
özelliğinden dolayı son yıllarda oldukça popüler hale gelmiştir. Özellikle çeşitli
alanlardaki moleküler hedeflerle etkileşebilme yeteneğinden dolayı pek çok
kanser türünde farklı mekanizmalarla kemoterapiyi destekleyici yönde etki
göstermektedir. Ayrıca sağlık alanındaki olağanüstü etkilerinin yanısıra zerdeçal,
dünya mutfağında kuru zerdeçal olarak pazarlanan önemli bir baharattır. Gerek
sağlık alanında gerekse gastronomi alanında piyasada birçok zerdeçal içerikli
ürünler bulunmaktadır. Fakat bu ürünlerde zerdeçal tozu diğer bazı Curcuma
türlerinin tozlarının yanı sıra yabancı nişasta ve farklı baharatlar ile
karıştırılabilmektedir. Bu durum ise halk sağlığını tehdit etmekte olup, ekonomik
ve sosyal açısından da kaliteyi düşürmektedir. Dolayısıyla mevzuata ve izin
verilen özelliklerine aykırı olarak zerdeçal içerikli ticari ürünlerin kontrolünün
yapılması önem arz etmektedir.
Bu çalışmada yüzey plazmon rezonans spektroskopisi kullanılarak kurkumin
tespiti için hassas ve hızlı yeni bir nanosensör yönteminin geliştirilmesi
amaçlanmıştır.
ii
Bu amaçla kurkumin baskılanmış ve baskılanmamış SPR nanosensörler
hazırlanmıştır. Hazırlanan nanosensörlerin zeta boyut analizi, taramalı elektron
mikroskobu, temas açısı, elipsometre, atomik kuvvet mikroskobu ve fourier
dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi ile karakterizasyon çalışmaları yapıldıktan
sonra kinetik çalışmalara geçilmiştir.
Kinetik çalışmalarda yapılan ölçümler sonrasında çıkarılan sensogramlar ile
(%)∆R ile sembolize edilen kırılma yüzdesi değerleri belirlenmiştir. Elde edilen
sonuçlara göre R2 değeri 0.99 olan doğrusal bir kalibrasyon grafiği çizilmiştir ve
LOD 0.0012 mg/L LOQ değeri ise 0.0040 olarak hesaplanmıştır. Ayrıca seçicilik
çalışmalarında sunset yellow ve tartrazin boyar maddeleri ile tasarlanmış olan
kurkumin baskılanmış nanosensörlerin özgüllüğü ortaya konulmuştur. Piyasadan
elde edilen gerçek örnek denemelerinde ise yapılan çalışmanın geri kazanım
oranı diğer bir deyişle verimliliği de test edilmiştir. Böylelikle yüzdelik olarak
hesaplanan geri kazanım oranlarının yüksekliği çalışmanın güvenirliğini ortaya
koymuştur. Ayrıca gerçek örneklerde kurkumin baskılı SPR nanosensörlerinin
validasyon çalışmaları sıvı kromatografi-tandem kütle spektrometrisi (LC-MS)
kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Elde edilen tutarlı sonuçlar SPR nanosensörlerin
hassas ve doğruluk payının yüksek olduğunu kanıtlamıştır. Tez kapsamında son
olarak tekrar kullanılabilirlik çalışmalarında yapılan kinetik analizler sonucunda
kırınım değerinin minimal düzeyde değişimi SPR nanosensörlerin gıda
analizlerinde kullanılabilirliğini ortaya koymuştur. Bu çalışma ile kurkumin
baskılanmış SPR nanosensörler ile hızlı, hassas, kolay ve uygun maliyetli bir
analiz metodunun olduğu gösterilmiştir.

Abstract:
Herbal ingredients are among the most used products in alternative and
complementary medicine. Curcumin, which is obtained from Curcuma longa plant
known as Indian saffron or turmeric, has become quite popular in recent years
due to its anticancer and antioxidant properties. Because of its ability to interact
with molecular targets in various fields, it has a supportive effect on
chemotherapy with different mechanisms in many types of cancer. Moreover its
extraordinary effects on health, turmeric is an important spice marketed as dry
turmeric in the world cuisine. There are many products which are containing
turmeric in the market, both in the field of health and gastronomy. However,
turmeric powder can be mixed with foreign starch and different spices as well as
powders of some other Curcuma types these products. This situation threatens
public health and decreases the quality of economically and socially. Therefore,
it is important to control commercial products which are containing turmeric
produced in violation of the legislation and their permitted properties.
In this study, it was aimed to develop a sensitive and fast, new nanosensor
method for the detection of curcumin using with surface plasmon resonance
spectroscopy.
iv
For this purpose, curcumin-imprinted and non-imprinted SPR nanosensors were
prepared. After the characterization studies of the prepared nanosensors were
carried out with zeta sizer analysis, scanning electron microscope, contact angle,
ellipsometer, atomic force microscope and fourier transform infrared
spectroscopy, kinetic studies were started.
The percent of refraction, symbolized by (%)∆R, was determined by the
sensograms obtained after the measurements made in the kinetic studies.
According to the results obtained, a linear calibration graph with an R2 value of
0.99 was drawn and the LOD was calculated as 0.0012 mg/L and the LOQ value
as 0.0040. In addition, in selectivity studies, the specificity of curcumin-imprinted
nanosensors designed with sunset yellow and tartrazine dyes was demonstrated.
In real samples were obtained from the market, the recovery rate of the work
done, in other words, its efficiency was also tested. Thus, the high recovery rates
calculated as percentages revealed the reliability of the study. In addition,
validation studies of curcumin-imprinted SPR nanosensors in real samples were
performed using with liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LCMS). Consistent results have proven that SPR nanosensors are sensitive and
highly accurate. The minimal variation of the diffraction value as a result of the
kinetic analyzes carried out in the reusability studies within the scope of the thesis
revealed the usability of SPR nanosensors in food analysis. In this study, it has
been shown that there is a fast, sensitive, easy and cost-effective analysis
method with curcumin imprinted SPR nanosensors