Floresans karbon nanopartikül/ grafen oksit temelli glikozaminoglikan biyosensörlerinin hazırlanması
Preparation of fluorescence carbon nanoparticle/graphene oxide based glycosaminoglycan biosensors
Yazar: CEREN BAKIR KÖSOĞLU
Danışman: PROF. DR. EMİNE KARAKUŞ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Biyokimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyokimya = Biochemistry
Dizin: Floresans spektrofotometre = Fluorescence spectrophotometer ; Glikozaminoglikanlar = Glycosaminoglycans ; Grafen oksit = Graphene oxide ; Mukopolisakkaridoz = Mucopolysaccharidosis

Özet:
Mukopolisakkaridoz (MPS) hastalığı, lizozomlar içinde spesifik bir enzim 
eksikliğine bağlı olarak glikozaminoglikan (GAG) birikimi ile gelişen kalıtsal 
metabolik bir hastalıktır. Enzim eksikliğinin sonucu olarak katalize edilemeyen 
GAG'lar, lizozomlarda birikerek organelin işlevini yitirmesine neden olur. Bu
durum hücre, doku ve organ fonksiyon bozukluğuna yol açar. Heparan sülfat, 
dermatan sülfat, keratan sülfat, kondroitin sülfat ve heparin gibi GAG' lar MPS 
hastalığının teşhisi için birer biyobelirteç görevi görür. İdrarda yüksek GAG 
seviyeleri, MPS'nin ilk teşhis basamağı olarak değerlendirilir ve idrar 
numunelerinde GAG konsantrasyonunun belirlenmesi hastalığın tanı ve tedavi 
sürecinin değerlendirilmesinde kullanılır.
Bu çalışmada idrardaki toplam glikozaminoglikanları ölçmek için iki yeni 
florometrik yöntem geliştirilmiştir. Birinci yöntem; yeşil sentez yöntemi ile 
sentezlediğimiz, floresans özellik gösteren karbon nanopartiküller kullanılarak 
hazırlanan florometrik biyosensör yöntemidir. İkinci yöntem ise, yeni nesil bir 
nanomateryal olan grafen oksit ve katyonik floresans bir boya olan rodamin B
ii
kullanılarak hazırlanan florometrik biyosensör yöntemidir. Her iki yöntem; farklı 
konsantrasyonlarda hazırlanan GAG'lar ve sentezlediğimiz nanomateryallerin 
etkileşimi sonucunda meydana gelen floresans şiddeti değişimine dayanmaktadır.
İdrar örneklerinde GAG'ların toplam miktarının tayini her iki florometrik 
biyosensör yöntemi ile yapılmış olup, elde edilen sonuçların İstanbul Başakşehir 
Çam ve Sakura Şehir Hastanesi Çocuk Metabolizma Hastalıkları Anabilim Dalı 
Biyokimya Analiz Laboratuvarı sonuçları ile uyum içinde olduğu bulunmuştur.
Her iki florometrik biyosensörün özgün olması, hazırlanmasının ve yöntemin 
uygulamasının basit olması, elde edilen sonuçların doğru ve hassas olması 
çalışmamızı üstün kılmaktadır. Her iki yöntemle elde edilen sonuçların MPS 
hastalığının erken evre tanısının yapılmasının yanı sıra, GAG'lar ile ilgili birçok 
çalışma ve uygulamalar için örnek teşkil etmesi bakımından literatüre önemli katkı 
sağlayacağı ve uygulamada rahatlıkla kullanılacağı düşünülmektedir.

Abstract:
Mucopolysaccharidosis (MPS) is an inherited metabolic disease that develops with 
the accumulation of glycosaminoglycan (GAG) in lysosomes due to a specific 
enzyme deficiency. GAGs that cannot be catalyzed as a result of enzyme deficiency 
accumulate in lysosomes, causing the organelle to lose its function. This situation 
leads to cell, tissue and organ dysfunction. GAGs such as heparan sulfate, dermatan 
sulfate, keratan sulfate, chondroitin sulfate and heparin serve as biomarkers for the 
diagnosis of MPS disease. High GAG levels in urine are considered the first 
diagnostic step of MPS, and determination of GAG concentration in urine samples 
is used to evaluate the diagnosis and treatment process of the disease.
In this study, two new fluorometric methods were developed to measure total 
glycosaminoglycans in urine. First method; It is a fluorometric biosensor method 
prepared using carbon nanoparticles with fluorescent properties, which we 
synthesized with the green synthesis method. The second method is the 
fluorometric biosensor method prepared using graphene oxide, a new generation 
nanomaterial, and rhodamine B, a cationic fluorescent dye. Both methods; It is 
based on the change in fluorescence intensity that occurs as a result of the 
interaction of GAGs prepared at different concentrations and the nanomaterials we 
synthesize. 
The total amount of GAGs in urine samples was determined by both fluorometric 
biosensor methods, and the results obtained were found to be in agreement with the 
results of the Biochemistry Analysis Laboratory of the Department of Pediatric
Metabolic Diseases of Istanbul Başakşehir Çam and Sakura City Hospital.
The fact that both fluorometric biosensors are unique, the preparation and 
application of the method are simple, and the results obtained are accurate and 
sensitive make our study superior. It is thought that the results obtained with both 
methods will make a significant contribution to the literature in terms of early stage 
diagnosis of MPS disease, as well as setting an example for many studies and 
applications related to GAGs, and can be easily used in practice.