İyonik sıvı modifiye tek kullanımlık elektrokimyasal biyosensörlerin geliştirilmesi
Development of ionic liquid modified single-use electrochemical biosensors
Yazar: ECE YARALI
Danışman: PROF. DR. KADRİYE ARZUM ERDEM GÜRSAN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Çalışmamızın ilk bölümünde miRNA tayinine yönelik iyonik sıvı modifiye tek kullanımlık kalem grafit elektrotlar (PGE) ile elektrokimyasal biyosensör geliştirildi. İyonik sıvı modifiye elektrotların ve modifiye olmamış elektrotların yüzeyinin taramalı elektron mikroskobisi (SEM) ile yüzey karakterizasyonu, elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ve dönüşümlü voltametri (CV) teknikleri ile elektrokimyasal karakterizasyonu gerçekleştirildi. miRNA-34a‟ya spesifik olarak geliştirilen biyosensörün diğer miRNA dizilerine karşı seçimliliği incelendi. miRNA-34a‟nın tampon ortamında tayin edilmesinin ve miRNA-34a'ya spesifik olarak geliştirilen biyosensörün seçimliliğinin test edilmesinin yanı sıra miRNA-34a tayini yapay serum ortamında gerçekleştirilerek biyosensörün
seçimliliği test edildi. Ayrıca voltametrik miRNA analizine yönelik geliştirilen biyosensörün HUH-7 hücre hattından izole edilen total RNA örneklerinde uygulanabilirliği araştırıldı. Çalışmamızın ikinci bölümünde protein tayinine yönelik iyonik sıvı modifiye tek kullanımlık PGE ile elektrokimyasal biyosensör geliştirildi. Globüler protein çeşidi olan globulin tayini DPV tekniği ile gerçekleştirildi. İyonik sıvı modifiye elektrotların elektron mikroskobisi (SEM) ile yüzey karakterizasyonu ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS), dönüşümlü voltametri (CV) teknikleri ile elektrokimyasal karakterizasyonu yapıldı. Geliştirilen biyosensörün seçimliliği glutatyon (GSH), glikoz, L-sistein (L-Cys), L-metiyonin (L-Met), Ltriptofan (L-Trp) gibi benzer biyomoleküller varlığında test edildi. Çalışmamızda, iyonik sıvı modifiye tek kullanımlık kalem grafit elektrotlar ile miRNA ve protein tayinine yönelik geliştirilen elektrokimyasal biyosensörler
yüksek hassasiyet, kullanım kolaylığı, kısa analiz süresi, toksik olmayan kimyasalları içeren deneysel adımlar ve düşük maliyet açısından birçok avantaj sunmaktadır. Elde edilen sonuçlar, iyonik sıvı gibi iletken malzemeler üzerindeki biyomoleküllerin kombinasyonunun elektrokimyasal biyosensörün performansını etkin bir şekilde arttırdığını göstermektedir. Bu nedenle, ileri biyosensör teknolojilerinin geliştirilmesinde iyonik sıvıların biyomedikal ve biyomühendislik
çalışmalarına yönelik potansiyel uygulamalarını arttırmaktadır.

Abstract:
In the first part of our study, electrochemical biosensor was developed with ionic liquid modified single use pencil graphite electrodes (PGE) for detection of miRNA. Surface characterization of ionic liquid modified by scanning electron microscopy (SEM), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and cyclic voltammetry (CV) techniques was performed. The selectivity of the biosensor was investigated against to other miRNA sequences. In addition, the determination of miRNA-34a in buffer medium and testing of the selectivity of the biosensor, as well as the determination of miRNA-34a in the artificial serum medium was performed and the selectivity of the biosensor was tested. In addition, the applicability of biosensor developed for voltammetric miRNA analysis in total
RNA samples isolated from HUH-7 cell line was investigated. In the second part of our study, electrochemical biosensor was developed by ionic liquid modified PGE for detection of globulin. Globulin, type of globular protein, was determined by DPV technique. The surface characterization of ionic liquid modified electrodes by electron microscopy (SEM), and electrochemical characterization of ionic liquid modified electrodes by electrochemical impedance spectroscopy (EIS), cyclic voltammetry (CV) techniques were performed. The selectivity of the developed biosensor was also tested in the presence of similar biomolecules such as glutathione (GSH), glucose, L-Cysteine (L-Cys), L-Methionine (L-Met), L-Tryptophan (L-Trp). In our study, electrochemical biosensors developed for the detection of miRNA and protein by using ionic liquid modified single use pencil graphite electrodes offer many advantages in terms of high sensitivity, ease of use, short analysis duration, non-toxic experimental steps and low cost. The obtained results show that the combination of biomolecules on conductive materials such as, ionic liquids effectively increases the performance of the electrochemical biosensor. Therefore, there is an increase at the potential applications of ionic liquids for biomedical and bioengineering studies in the development of advanced biosensor
technologies.