Pankreas kanseri ilişkili serum bileşenlerinin tespiti ve analizinde Yüzey Geliştirilmiş Raman Spektroskopisi (SERS) substratı olarak polistiren-polianilin filmlerinin kullanılması
Using polystyrene-polyaniline films as substrate for Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) for detection and analysis of pancreatic cancer-associated serum components
Yazar: SEYFURE ADIGÜZEL
Danışman: DOÇ. DR. SEVDE ALTUNTAŞ
Sağlık Bilimleri Üniversitesi / Hamidiye Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyokimya ve Genetik Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji ve Genetik  Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Amaç: Pankreas kanserinin tespiti için kan serumundaki genel metabolik değişikliklerinin karakterize edilmesi ve yeni biyobelirteçlerin keşfedilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada etiketsiz, sıralı, düzenli, tekrar edilebilirliği yüksek, düşük konsantrasyonlardaki biyomoleküllerin tespit limitine izin veren uygun bir SERS subsratı üretilmesi amaçlanmıştır. SERS substratı ile pankreas kanserine bağlı metabolik değişiklikler belirlenmesi için yüksek yoğunluk ve özgüllükte hastalık ilişkili spektrumlar elde edilmesi hedeflenmiştir.

Gereç ve Yöntem: Anodik alüminyum oksit (AAO) membranlar kalıp olarak kullanılarak nano desenli polistiren (PS)- polianilin (PANI) filmler üretilmiştir. PS-PANI filmlerin polimerik çıkıntılarının üzerine dopamin modifikasyonu ile gümüş biriktirme yapılmıştır. PFDT kaplama ile hidrofobik karakter kazandırılan nano desenli filmlerin kimyasal (FT-IR, Raman), termal (DSC-TGA) ve morfolojik (SEM, AFM) karakterizasyonları yapılmıştır. Filmlerin üzerinde gönüllülerden toplanan kan serumlarının SERS analizleri yapılmıştır. Toplanan spektrumlar çok değişkenli istatiksel yöntemler kullanılarak analiz edilmiştir.

Bulgular: Gümüş kaplı nano desenli PS-PANI filmler yüksek SERS sinyaller ortaya koymuştur. 10-15 M düşük konsantrasyondaki metilen mavisinin tespitini gerçekleştirebilmiş ve SERS geliştirme faktörü 1,44 x106 olarak hesaplanmıştır. SERS subsratı üzerindeki SERS analizleri sonucunda sağlıklı gruba göre daha düşük sinyal şiddetine sahip kanser serumlarına ait moleküler değişimler gözlemlenmiştir. PCA, PLS ve HCA analizleri sonucunda 400-1800 cm-1 parmak izi bölgesinde gruplar arasında ayrımın başarılı şekilde gösterilmiş ve 1501-1592 cm-1 spektral aralığın hastalığın değerlendirmesinde kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.

Sonuç: Bu çalışma ile; etiketsiz, sıralı, düzenli, tekrar edilebilirliği yüksek, düşük konsantrasyonlardaki biyomoleküllerin tespit limitine izin veren uygun bir SERS subsratı üretilmiştir.

Abstract:
Aim: The detection of pancreatic cancer relies on characterizing general metabolic changes in serum and discovering new biomarkers. Therefore, this research aims to produce an appropriate SERS substrate that is label-free, orderly, consistently reliable, and capable of detecting biomolecules at low concentrations. This SERS substrate is intended to enable the identification of metabolic changes associated with pancreatic cancer, yielding disease-specific spectra with high intensity and specificity.

Materials and Methods: Nanopatterned polystyrene (PS)- polyaniline (PANI) films were produced by using anodic aluminum oxide (AAO) membranes as templates. Silver was deposited on the polymeric protrusions of PS-PANI films by dopamine modification. Chemical (FT-IR, Raman), thermal (DSC-TGA) and morphological (SEM, AFM) characterizations of nanopatterned films that gained hydrophobic character with PFDT coating were performed. SERS analyzes of blood serum collected from volunteers were performed on the films. Collected spectra were analyzed using multivariate statistical methods.

Results: Silver-coated nanopatterned PS-PANI films revealed high SERS signals. It was able to detect methylene blue at low concentrations of 10-15 M and the SERS enhancement factor was calculated as 1,44 x106. As a result of SERS analysis on SERS substrate, molecular changes were observed in cancer sera with lower signal intensity compared to the healthy group. As a result of PCA, PLS and HCA analyses, discrimination between groups was successfully demonstrated in the 400-1800 cm-1 fingerprint region and it was concluded that the 1501-1592 cm-1 spectral range could be used in the evaluation of the diseas

Conclusion: With this study, an appropriate SERS substrate has been developed that allows for the detection of biomolecules at low concentrations, which is label-free, ordered, regular, highly reproducible.