Nefesteki COVID 19 biyobelirteçleri için algılayıcı malzemeler ve sensör özellikleri
Sensor materials and sensor features for COVID 19 biomarketers in breath
Yazar: FULDEN ZEYNEP KALKAN
Danışman: PROF. DR. AYŞE GÜL GÜREK ; DOÇ. DR. İLKE GÜROL
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı / Kimyasal Biyolojik Radyolojik ve Nükleer Tıbbi Savunma Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Kimya = Chemistry ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Yapılan literatür çalışmalarında insan nefes profilinde hastalığa bağlı biyobelirteçlerin olduğu gözlenmiştir. Bu bağlamda, molekül baskılı polimerler(MIP) zorlayıcı şartlarda gösterdikleri dayanıklılık, kararlılık, tekrar kullanılabilirlik ve yüksek seçicilikte tanıma bölgelerine sahip olmaları nedeniyle birçok alanda tercih edilmektedir. MIP'lar sensör yüzey malzemesi olarak sentezlenip tanı teşhis erken tespit cihaz geliştirilmesine olanak sağlamaktadır. Ayrıca ftalosiyanin bileşikleri de gazlar için çalışan kimyasal sensörler de kullanılmak üzere algılama özellikleri nedeniyle giderek daha fazla araştırılan önemli bir makromolekül sınıfıdır. Kimyasal olarak kararlı olan bu bileşiklerin SAW ve QCM gibi farklı sensör uygulamalarında kullanıldığı ve olumlu sonuçlar alındığı görülmüştür. Bu tez kapsamında, yapılan literatür araştırmalarından edinilen bilgiler doğrultusunda Covid-19 'a ait nefes analiz çalışmaları neticesinde belirlenmiş olan biyo-belirteçler listesinde olan bütiraldehit (UOB) ile etkileşime gireceği öngörülen moleküler baskılanmış polimerler ve ftalosiyaninler sentezlenmiştir. Sentezlenen bütiraldehit baskılı (p(HEMA-MMA) nanopolimerinin spesifik yüzey alanı nanopolimerin kuru kütle grafiğinden yola çıkılarak hesaplanmıştır ve 13767.2 m2/g bulunmuştur. Sentezlenen Covid-19 biyobelirteçlerine uygun olan malzemelerin FTIR, NMR, SEM, Zeta potansiyel gibi analiz tekniklerinden elde edinilen verilerle yapı aydınlatma çalışmaları yapılmış ve ardından SAW sensörler üzerine kaplanması için optimizasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. İnsan nefesinde Covid-19 virüsünün kısa sürede, yerinde, hızlı, seçici ve hassas tespiti için gerekli olan algılayıcı malzemelerin SAW sensörler ile kontrollü laboratuvar koşullarında nemsiz, %30 nem, %50 nem ve %70 nemli ortamlarda UOB'lere karşı vermiş olduğu sensör cevapları değerlendirilmiştir. %70 nem oranında bütiraldehit baskılı p(HEMA-MMA) nanopolimerin ve ZnPc-NH2 bileşiğinin 6 farklı gaz ortamında bütiraldehite seçici olduğu görülmüş ve LOD değerleri sırasıyla 95.53 ppm ve 121.4 ppm olarak hesaplanmıştır.

Abstract:
In the literature studies, it has been observed that there are biomarkers related to the disease in the human breath profile. In this context MIPs are preferred in many areas due to their durability, stability, reusability and high selectivity recognition sites under challenging conditions. MIPs are synthesized as sensor surface material and enable the development of diagnostic and early detection devices. In addition, phthalocyanine compounds are an important class of macromolecules that are increasingly being investigated for their sensing properties for use in chemical sensors working for gases. It has been observed that these chemically stable compounds are used in different sensor applications such as SAW and QCM and positive results are obtained. Within the scope of this thesis, molecularly imprinted polymers and phthalocyanines, which are predicted to interact with butyraldehyde, which is on the list of biomarkers determined as a result of breath analysis studies of Covid-19, were synthesized in line with the information obtained from the literature research. The specific surface area of the synthesized butyraldehyde imprinted nanopolymer was calculated from the dry mass graph of the nanopolymer and was found to be 13767.2 m2/g. Structure illumination studies were carried out with the data obtained from analysis techniques such as FTIR, NMR, SEM, Zeta potential of materials suitable for the synthesized Covid-19 biomarkers, and then optimization studies were carried out for coating on SAW sensors. The sensor responses of the sensing materials required for the rapid, on-site, fast, selective and sensitive detection of the Covid-19 virus in human breath against VOCs in non-humid, 30% humidity, 50% humidity and 70% humidity environments under controlled laboratory conditions with SAW sensors evaluated. Butyraldehyde imprinted p(HEMA-MMA) nanopolymer and ZnPc-NH2 compound at 70% humidity were found to be selective to butyraldehyde in 6 different gas environments, and their LOD values were calculated as 95.53 ppm and 121.4 ppm, respectively.