Bilirubin tayini için moleküler baskılanmış sensörlerin hazırlanması
Preparation of molecularly imprinted sensor for bilirubin detection
Yazar: ÇİĞDEM ÇİÇEK
Danışman: PROF. DR. HANDAN YAVUZ ALAGÖZ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Kimya = Chemistry

Özet:
Yapılan çalışmanın amacı hiperbilirubinemili insan serumundan ve bilirubin sulu çözeltisinden bilirubin tayinine yönelik kuvars kristal mikroterazi sensör hazırlanmasıdır. QCM biyosensör, QCM çipin altın yüzeyine bilirubin baskılanmış PHEMATrp nanofilminin tutturulması ile hazırlanmıştır. Kompleksleştirici monomer olarak metakroiltriptofan (MATrp) seçilmiştir. İlk olarak metakroiltriptofan metil esteri ve metakroil klorür reaksiyonundan metakroiltriptofan (MATrp) sentezlenmiş ve FTIR ile karekterize edilmiştir. Daha sonra bilirubin MATrp ile ön kompleksleştirilerek bilirubin baskılanmış poli(2-hidroksietil metakrilat-N-metakroil triptofanmetil esteri) (PHEMATrp) MIP nanofilmi fotopolimerizasyon ile sentezlendi. Ayrıca baskılanmamış PHEMATrp (NIP) nanofilmi aynı yöntemle sadece ortamda kalıp molekül (bilirubin) eklenmeksizin sentezlenmiştir. Bilirubin baskılanmış polimer çözeltisi QCM çipin altın yüzeyine damlatılıp, UV lamba altında 20 dakika polimerleşmesi sağlanmıştır. Hazırlanan QCM sensörler, atomik kuvvet mikroskobu (AFM), elipsometre, FTIR-ATR ve temas açısı ölçümleri ile karaterize edilmiştir. Kalınlık ölçümleri ve AFM görüntüleri, nanofilmlerin tek tabakalı olduğunu göstermiştir. Karakterizasyon çalışmalarının ardından elde edilen baskılanmış ve baskılanmamış sensörler QCM sistemine bağlanarak hedef moleküle ait kinetik ve afinite bağlanma çalışmaları yapılmıştır. Daha sonra kan serumu QCM sensöre gönderilerek serumdaki bilirubin miktarı tayin edilmiştir. Baskılanmış nanofilmin, baskılanmamış nanofilme göre hedef moleküle (bilirubin) daha fazla duyarlılık göstermiştir. Adsorpsiyon kinetikleri farklı derişimlerdeki bilirubin çözeltisinin QCM sisteminden geçirilmesi ile belirlenmiştir. Langmuir adsorpsiyon modeli, bu afinite sistemi için en uygun model olarak bulunmuştur. Bilirubin baskılanmış PHEMATrp nanofilmin seçiciliğini göstermek için bilirubin, kolesterol ve östrodiol yarışmacı adsorbsiyonu araştırılmıştır. Sonuçlar, baskılanmış sensörlerin bilirubin için yüksek seçiciliğe ve duyarlılığa sahip olduğunu göstermektedir.

Abstract:
The aim of this study is preparation of quartz crystal microbalance (QCM) biosensor for the detection of bilirubin from hyperbilirubinemic human serum and bilirubin solution. QCM biosensor was prepared by attachment of bilirubin imprinted poly(2-hydroxyethyl methacrylate-N-metacryloyl tryptophan methyl ester) (PHEMATrp) nanofilm on the gold surface of QCM sensor. In the first step, functional monomer MATrp was synthesized by the reaction of tryptophan methylester and metacryloyl chloride and characterized with FTIR. Then, bilirubin was pre-complexed with MATrp and bilirubin-imprinted poly(2-hydroxyethyl methacrylate-N-metacryloyl tryptophan (PHEMATrp) (MIP) nanofilms were producted by fotopolimerization. Non-imprinted PHEMATrp (NIP) nanofilms were synthesized by the same experimental procedure without bilirubin. A small amount of bilirubin imprinted polimer were dropped on the gold surface and then was allowed polimerization 20 minute with UV lamb. Prepared QCM sensors characterized with atomic force microscopy (AFM), ellipsometer, fourier transform infrared spectro-photometry (FTIR) and contact angle measurement. The thickness measurement and AFM observation indicated that nanofilms were almost monolayer. After the characterization studies, the imprinted and non-imprinted QCM sensors were connected to QCM system to obtain the kinetic and affinity studies for the target molecule. Then human serum of bilirubin was determineted with QCM. Imprinted nanofilms showed more sensitivity to bilirubin than non-imprinted ones. Bilirubin solution with different concentration were applied to QCM system to determine the adsorption kinetics. Langmuir adsorption model was found as the most suitable model for this affinity system. In order to show the selectivity of the bilirubin  imprinted PHEMATrp nanofilms, competitive adsorption of bilirubin, cholesetrol and östradiol was inverstigated. The results showed that the imprinted nanosensor has high selectivity and sensitivity for bilirubin.