Küçük moleküllerin analizine yönelik fonksiyonel, elektroaktif ve optik biyosensör yüzeylerinin geliştirilmesi ve uygulamaları
Development and applications of functional, electroactive and optic biosensor surfaces for the analysis of small molecules
Yazar: SERDAR ŞANLI
Danışman: PROF. DR. SUNA TİMUR
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyokimya Ana Bilim Dalı / Biyokimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Kimya = Chemistry
Dizin: Biyosensörler = Biosensors ; Elektrokimya = Electrochemistry ; Kokain = Cocaine ; Konjugasyon = Conjugation ; Moleküler analiz = Moleküler analysis ; Moleküler yapı = Molecular structure ; Moleküller = Molecules ; Nanopartiküller = Nanoparticles

Özet:
Küçük moleküller 1000 Da altında büyüklüğe sahip farmasötik veya doğal kökenli moleküllerdir. Küçük molekül modeli olarak bağımlılık yapıcı moleküllerin analizine yönelik elektroaktif ve optik yüzeyler oluşturmak bu tez projesinin konusunu oluşturmaktadır. Çalışmalarda analizleri yapılmak üzere kullanımları son yıllarda hızla artan bağımlılık yapıcı küçük moleküllerden kokain ve bonzai seçildi. Bu maddelerin seçimli ve duyarlı analizine imkan sağlayabilecek çeşitli fonksiyonel metalik nanoparçacıkların hazırlanması, karakterizasyonu ve uygulanma potansiyellerinin değerlendirilmesi tez projesinin temel hedefidir. Bu amaçla Fe3O4 manyetik nanoparçacıklar ile antikor temelli elektrokimyasal JWH-073 (4-bütanoik asit metaboliti) biyosensörü, kobalt nitrilotriasetik asit boncuklar ile antikor fragmenti temelli elektrokimyasal kokain biyosensörü ve altın nanoparçacıklar ile aptamer temelli kolorimetrik kokain biyosensörü geliştirildi. Bu biyosensörlerin optimizasyon ve karakterizasyon çalışmaları, sonrasında analitik performansları detaylı bir şekilde incelendi. Biyosensörler laboratuvar ortamında hazırlanan sentetik örneklerde (idrar, tükürük, ter, serum) test edildi, geri kazanımları belirlendi ve kromatografik doğrulama/kıyaslama çalışmaları gerçekleştirildi. Son olarak bazı potansiyel girişimcilerin analiz üzerine etkileri test edildi. 
Tez kapsamında elde edilen bulgular bütünüyle değerlendirildiğinde oluşturulan üç farklı fonksiyonel yüzey içeren test sistemlerinin başarıyla çalıştığı, sonraki bilimsel çalışmalara ve ticari ürünlere öncü nitelikte olduğu görüldü.

Abstract:
Small molecules are pharmaceutical or natural origin molecules with a size below 1000 Da. Creating electroactive and optical surfaces for the analysis of abuse drug molecules as a small molecule model is the subject of this thesis project. To be used in the studies, cocaine and bonzai were chosen, which are abuse drug small molecules that their usage has increased rapidly in recent years. The main objective of the thesis project is the preparation, characterization and evaluation of the application potentials of various functional metallic nanoparticles that can enable selective and sensitive analysis of these substances. For this purpose, antibody-based electrochemical JWH-073 (4-butanoic acid metabolite) biosensor with Fe3O4 magnetic nanoparticles, antibody fragment based electrochemical cocaine biosensor with cobalt nitrilotriacetic acid beads and colorimetric cocaine biosensor based on gold nanoparticles were developed. Optimization and characterization studies of these biosensors and their analytical performances afterwards were examined in detail. These biosensors were tested in synthetic samples prepared in the laboratory (urine, saliva, sweat, serum), their recovery was determined and chromatographic verification / comparison studies were performed. Finally, the effects of some potential interferents on the analysis were tested. 
When the findings obtained within the scope of the thesis were evaluated in full, it was seen that the test systems containing three different functional surfaces were successfully working and pioneering the next scientific studies and commercial products.