Nanopartikül tabanlı bakteri tayini için floresans ve yüzeyde güçlendirilmiş raman saçılmasına dayanan sensörlerin geliştirilmesi
Development of sensors based on fluorescence and surface enhanced raman scattering for detection of bacteria using nanoparticles
Yazar: ÜZEYİR DOĞAN
Danışman: PROF. DR. UĞUR TAMER ; PROF. DR. NUSRET ERTAŞ
Gazi Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Analitik Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Bakteriler = Bacteria ; Escherichia coli = Escherichia coli ; Floresan = Fluorescence ; Kuantum noktaları = Quantum dots ; Manyetik malzemeler = Magnetic materials ; Mikroçipler = Microchip ; Nanopartiküller = Nanoparticles ; Raman = Raman ; Salmonella = Salmonella ; Sensörler = Sensors

Özet:
Bu tez çalışmasında, floresans ve Raman teknikleri kullanılarak bakteri tayin yöntemleri geliştirilmiştir. Çalışmanın ilk kısmında, altın kaplı manyetik nanoparçacıklar ve kitosan kaplı CdTe kuantum noktaları sentezlenmiş ve Escherichia coli'ye spesifik olacak şekilde modifiye edilmişlerdir. Bu nanoparçacıklar Escherichia coli çözeltileriyle etkileştirilerek floresans ölçümleri alınmıştır. Yöntemin analitik performans verileri hesaplanmış ve geliştirilen yöntemin doğrusal aralığı 10^2-10^8 kob/mL olarak belirlenmiştir. Teşhis sınırı 30 kob/mL olarak hesaplanmıştır. Geliştirilen yöntem 150 ve 15 000 kob/mL Escherichia coli eklenmiş idrar numunelerine uygulanmış ve % 113 - % 120 geri kazanım değerleri elde edilmiştir. Çalışmanın ikinci kısmında, kullanılan nanoparçacıklara ek olarak daha uzun dalga boyunda emisyon veren nikel doplanmış CdTe kuantum noktaları sentezlenmiş ve Salmonella enteritidis'e spesifik olacak şekilde modifiye edilmiştir. Manyetik nanoparçacıklar ile hedef bakteri çözeltileri etkileştirildikten sonra mikroçip içerisinde kuantum noktalar ile etkileştirme ve yıkama işlemleri yapılmış ve fiber optik prob yardımıyla floresans ölçümleri alınmıştır. Geliştirilen yöntemin doğrusal aralığı 10^1-10^5 kob/mL olarak belirlenmiş ve teşhis sınırı Salmonella enteritidis için 3 kob/mL ve Escherichia coli için 5 kob/mL olarak bulunmuştur. 1100 kob/mL hedef bakterilerin eklendiği çeşme, göl suyu numunelerine geliştirilen yöntem uygulanmış ve % 91 - % 100 geri kazanım değerleri elde edilmiştir. Çalışmanın son kısmında, manyetik nanoparçacıklar ve Raman etiketli altın nanoçubuklar hedef bakteriye spesifik olacak şekilde modifiye edilmişlerdir. Manyetik nanoparçacıklarla hedef bakteri çözeltileri etkileştirildikten sonra mikroçip içerisinde Raman etiketli altın nanoçubuklarla etkileştirilmiştir. Yıkama işlemi yapıldıktan sonra yüzeyde güçlendirilmiş Raman saçılması ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Bu yöntemin çalışma aralığı 10^1-10^7 kob/mL ve teşhis sınırı 7 kob/mL olarak bulunmuştur. 120 ve 12 000 kob/mL Escherichia coli eklenmiş yağsız süt numunlerine geliştirilen yöntem uygulanmış ve 117 - % 125 geri kazanım değerleri elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler : E. coli, Salmonella, Floresans, YGRS, Kuantum nokta, Manyetik
nanopartikül, Mikroçip

Abstract:
In this thesis study, bacteria detection methods were developed by using fluorescence and Raman techniques. In the first part of the study, gold coated magnetic nanoparticles and chitosan coated CdTe quantum dots were synthesized and modified as specific to Escherichia coli. Fluorescence measurements were performed by interacting these nanoparticles with Escherichia coli solutions. Analytical performance values of the method were calculated and linear range of the developed method was determined as 10^2-10^8 cfu/mL. Limit of detection value was calculated as 30 cfu/mL. The developed method was applied to 150 and 15 000 cfu/mL Escherichia coli added urine samples and % 113 - % 120 recovery values were obtained. In the second part of the study, nickel dopped CdTe quantum dots giving emmision at the longer wavelenght were synthesized additional to nanoparticles used and modified as specific to Salmonella enteritidis. Magnetic nanoparticles were interacted with target bacteria solutions, then, interactions with quantum dots and washing procedures were performed in the microchip and fluorescence measurements were performed by means of fiber optic prob. Linear range of this developed method was determined as 10^1-10^5 cfu/mL and limit of detection values for Salmonella enteritidis 3 cfu/mL and for Escherichia coli 5 cfu/mL. This method was applied to 1100 cfu/mL target bacteria added tap, lake water samples and % 91 - % 100 recovery values were obtained. In the last part of the study, magnetic nanoparticles and Raman labelled gold nanoparticles were modified as specific to target bacteria. Target bacteria solutions were interacted with magnetic nanoparticles, then, Raman labelled gold nanorods were interacted in the microchip. After the washing step, surface enhanced Raman scattering measurements were performed. Linear range was found as 10^1-107^ cfu/mL and limit of detection was 7 cfu/mL of this method. This developed method was applied to 120 and 12 000 cfu/mL Escherichia coli added milk samples (without fat)  and % 117 - % 125 recovery values were obtained.

Key Words : E. coli, Salmonella, Fluorescence, SERS, Quantum dot, Magnetic
nanoparticle, Microchip