Yüzeyde zenginleştirilmiş raman saçılmasına dayalı mikroorganizma tanısı için yeni nanoyapılı yüzeylerin geliştirilmesi
Development of novel nanostructured surface enhanced raman scattering substrates for whole microorganism identification
Yazar: MÜNEVVER MÜGE YAZICI
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA ÇULHA ; PROF. DR. ADİL ALLAHVERDİYEV
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2008
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Yüzeyde zenginleştirilmiş Raman saçılması (YZRS), moleküllerin kimyasal parmak izlerini almayı sağlayan çok güçlü bir tekniktir. Bu teknik mikroorganizmaların hızlı, doğru tanısı ve karakterizasyonu için kullanılabilir. Ancak, bakteriler gümüş veya altın süspansiyonları ile karıştırıldığında tekrarlanabilen YZRS spektrumları elde edebilmek, bir mikroorganizmanın tanısı için engeldir. Bakteri örneği ile gümüş veya altın nanoparçacıklar karıştırıldığında nanoparçacıklar bakterilerin hücre duvarları ile bakterilerin ve nanoparçacıkların yüzey yüklerine bağlı olarak rastgele etkileşirler. Kuvvetli YZRS deneyi için nanoparçacıklar ile bakteri hücreleri yakın temasta olmak zorunda olduklarından çok sayıda nanoparçacık, bakterilerin hücre duvarları ile temas ettirilerek YZRS spektrumlarının niteliği ve tekrarlanabilirliği iyileştirilebilir. Bu çalışmada, tüm mikroorganizmaların hızlı tanısı amacıyla YZRS tekniğini kullanılabilir duruma getirmek için çaba sarfedilmiştir. Bu yüzden ?İletim Derleme Metodu? ile gümüş ve altın nanoparçacıklardan mikrometre boyutunda çukurcuklar yapılmış; bakteriler ile mikro-çukurcukların boyut ilişkisi, bakterilerin derişimi ve yüzeyde oluşan çukurcukların sayısı araştırılmıştır. İletim Derleme Metodu' ile yapılan altın veya gümüş nanoparçacıklardan oluşan yüzeyler üç boyutlu olmuştur. Bu nedenle model olarak kullanılan bakterilerin hücre duvarları ile temas noktaları artarak Raman saçılmasında zenginleşme sağlanmıştır. Model olarak Escherichia coli ve Staphylococcus cohnii sırasıyla, gram negatif ve çomak şeklinde olmasından, gram pozitif ve kok şeklinde olması özelliklerinden seçilmiştir İki model bakteri Escherichia coli ve Staphylococcus cohnii'nin YZRS spektrumları, basit karıştırma yöntemi ile hazırlanıp aynı bakteri örneğinden alınan spektrumlarının karşılaştırılması yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar, bakterilerin içinde bulunduğu mikro-çukurcuk yapılarından alınan YZRS spektrumlarının yüksek tekrarlanabilirliği ve daha detaylı bilgi alındığından dolayı elde edilen yüzeylerin bakteri tanısı için kullanılabileceğini göstermektedir.

Abstract:
Surfaced- enhanced Raman scattering (SERS) is a powerful technique that provides chemical fingerprints from molecules. This technique is utilizable for fast and accurate identification and characterization of microorganisms. However, obtaining of reproducible SERS spectra from bacteria upon mixing with silver or gold colloidal suspention hinders the use of the technique as a ?Whole Microorganism Identification Technique?. When bacteria sample and silver or gold nanoparticles are mixed, the nanoparticles interact with the bacteria cell wall randomly depending on the surface charge of the nanoparticles and bacteria. Due to the fact that nanoparticles and bacteria cells have to be in close contact for a healty SERS experiment, bringing as many as nanoparticles to contact with bacterial cell wall may improve the quality and reproducibility of the SERS spectra. This study is an effort to utilize the SERS as a fast ?Whole Microorganism Identification Technique?. Therefore, micrometer size wells constructed from silver and gold nanoparticles are prepared with ?Convective Assembly Method? and the bacteri and micro-well size relationship and bacterial concentration and number of micro-wells formed on the surface are investigated. Surfaces, which constructed from silver or gold nanoparticles are prepared with `Convective Assembly Method?, have three dimension. Therefore, bacteria cell walls contact points are increased and provided Raman Scattering enhancement. Escherichia coli and Staphylococcus cohnii was chosen as a model for its bacil shape and gram negative and for its coccus and gram positive features, respectively. The obtained SERS spectra of two model bacteria, Escherichia coli and Staphylococcus cohnii, are compared to the spectra acquired from the same bacterial samples prepared with simple mixing. The results indicate that the SERS spectra obtained from bacteria in the micro-well structure could be used for bacterial identification due to the higher reproducibility and improved quality.