Kanser biyomarker'larına yönelik elektronano tanı platformlarının geliştirilmesi
Development of electronano diagnostic platforms for cancer biomarkers
Yazar: DORUKHAN KALYONCU
Danışman: PROF. DR. ÜLKÜ ANIK
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada karsinoembriyonik antijen (CEA) ve vasküler endoteryal büyüme faktörünü (VEGF) kanser biyomarkerlerinin (biyoişaretçi) aynı anda, simultane bir şekilde belirlenmesi için elektronano tanı platformları geliştirilmiştir. Bu amaçla, öncelikle manyetik özelliğe sahip bimetalik nanopartiküller sentezlenmiş ve karakterizasyon işlemleri gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen biyosensörde elektrot olarak yüzey baskılı altın elektrot (Au SPE) kullanılmıştır. Elektrot yüzeyine Anti-CEA ve Anti-VEGF gluteraldehit çapraz bağlayıcısı ile immobilize edilmiş, elektrot yüzeyinde kalan boşluklara CEA ve VEGF antijenlerinin adsorplanmasının engellenmesi için yüzeydeki boşluklar bovin serum albümin ile kapatılmıştır. Daha sonra elektrot yüzeyine analizlenmek istenilen CEA ve VEGF antijenleri eklenmiştir. Bu antijenler kendilerine seçimli olan antikorlar ile bağlanmışlardır. Son aşamada ise sentezlenen Anti-CEA immobilize edilmiş Pb metali içeren bimetalik nanopartiküller ile Anti-VEGF immobilize edilmiş Cu metali içeren bimetalik nanopartiküller elektrot yüzeyine eklenmiştir. Bu işaretli Anti-CEA ve Anti-VEGF seçimli oldukları antijenler ile bağlanarak sandviç tipi bir biyosensör oluşturmuşlardır.Biyosensör hazırlandıktan sonra Au SPE yüzeyi fabrikasyon aşamalarının karakterizasyonu ve deneysel parametrelerin optimizasyonu, elektrokimyasal impedans spektroskopisi ve differansiyel puls voltammetrisi yöntemleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Optimum çalışma koşulları belirlendikten sonra geliştirilen immünosensörün seçimliliği, çeşitli girişimciler yanında incelenmiştir.  Daha sonra ise optimize edilen sistem, sentetik serum örneklerine standart katma yöntemi kullanılarak uyarlanmıştır.  Yapılan çalışmalar sonucunda, geliştirilen immünosensörün CEA için tayin sınırı (LOD, 3s/m) = 4,31 ng/mL, alt tayin sınırı (LOQ, 10s/m) = 14,37 ng/mL, tekrarlanabilirlik (RSD)= %3,33 (n=3) ve antijen konsantrasyonu için 25,00-600,00 ng/mL doğrusal çalışma aralığında R2= 0,99 olarak bulunmuştur. VEGF için LOD = 0,01 ng/mL, LOQ = 0,05 ng/mL, RSD = % 5,31 (n=3) ve antijen konsantrasyonu için 0,20-12,5 ng/mL doğrusal çalışma aralığında R2= 0,99 olarak bulunmuştur. Sonuç olarak çalışmada birden çok kanserin erken tanısına yönelik basit ve duyar bir tanı platformu geliştirilmiştir.

Abstract:
In this study, electronano diagnostic platforms were developed to identify cancer biomarkers of carcinoembryonic antigen (CEA) and vascular endothelial growth factor (VEGF), simultaneously. For this purpose, firstly, bimetallic nanoparticles with magnetic properties were synthesized and characterization studies were carried out. Screen-printed gold electrode (Au SPE) was used as the electrode in the developed biosensor. Anti-CEA and Anti-VEGF were immobilized on the electrode surface via gluteraldehyde cross-linker and the surface gaps were sealed with bovine serum albumin to prevent the adsorption of CEA and VEGF to the electrode surface. CEA and VEGF antigens, which are the analytes, are added to the electrode surface. These antigens were bound with antibodies which are selective to them. Finally, bimetallic nanoparticles containing Anti-CEA immobilized Pb metal and bimetallic nanoparticles containing Anti-VEGF immobilized Cu metal were added to the electrode surface. These marked Anti-CEA and Anti-VEGF were bound with the selected antigens to form a sandwich-type biosensor. After the biosensor was prepared, characterization of Au SPE surface fabrication steps and optimization of experimental parameters were performed using electrochemical impedance spectroscopy and differential pulse voltammetry. The selectivity of the developed immunosensor were examined in presence of possible interferents after the optimization of working conditions. Then, the optimized system was adapted to synthetic serum samples using standard addition method. Limit of detection (LOD, 3s/m) for CEA was calculated as 4.31 ng/mL whereas limit of quantification (LOQ, 10s/m) was found to be 14.37 ng/mL. Repeatability for CEA (RSD) was calculated as 3.33% and the lineer range was obtained between 25.00-600.00 ng/mL CEA and  R2 was calculated as 0.99. LOD for VEGF was calculated as 0.01 ng/mL and LOQ, was found to be 0.05 ng/mL. RSD for VEGF was calculated as 5.31% and the lineer range was obtained between 0.20-12.50 ng/mL VEGF and  R2 was calculated as 0.99. As a result, a simple and sensitive diagnostic platform for early diagnosis of multiple cancers has been developed in this study.