Yüzey zenginleştirilmiş raman spekroskopisi (SERS) yaklaşımı ile alt suş bakteri tanısı
Sub-strain bacteria detection through surface-enhanced raman spectroscopy (SERS) approach
Yazar: FEYZANUR CAN GÜLMÜŞ
Danışman: DOÇ. DR. ASLI YILMAZ ; DOÇ. DR. MEHMET YILMAZ
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı / Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Amaç: Bu tez çalışmasında SERS platformu olarak GNA (gold nanorod array) üretilmesi ve farklı üç bakteri türünün (S. aureus, P.auroginosa, E.coli ) 9 alt suşun tanısında veriminin belirlenmesi amaçlanmıştır. Alt şuş ayrımı gerçekleştikten sonra yapılan analizler ile toplanan sinyallere karşılık gelen bantların bakteri suşlarının tanısına olan etkisi arasında bağlantı kurulması hedeflenmiştir.
Yöntem: SERS platformu olarak kullanılan GNA PVD tekniği kullanılarak üretilmiştir. Toplam 9 bakteri alt suşu uygun besiyeri ortamında kültürlenerek çoğaltılmıştır. Çoğaltılıp saf koloni elde edilen bakteri suşlarından alınan SERS sinyalleri ilk olarak ön işleme aşamalarından geçirilmiştir. Ön işlemden geçen geçen bakteri suşlarına ait sinyaller gözetimsiz (PCA, HCA) ve gözetimli (LDA, SVM ve SIMCA) analizlere tabi tutulmuştur. Bu analizlerin amacı tanıda hassasiyet ve doğruluk açısından yüksek verimlilik elde etmektir. Bütün bu analizlere ek olarak bakteri suşlarının ayrımıyla ilişkili olan biyomolekülleri tespit edip, daha anlamlı bir boyut kazandırmak için one-way ANOVA analizi yapılmıştır.
Bulgular: GNA SERS substratı başarıyla sentezlenmiştir. Sentezlenen substrat ile bakteriler bir araya getirilmiştir. Bakterilerden alınan sinyaller sonucunda çalışılan S. aureus, P. auroginosa başarılı bir şekilde ayrılırken E. coli için aynı durumdan söz edilmemektedir.  Bu bakteri diğer iki bakteri kadar yüksek doğrulukla ayrılmadığı sonucuna varılmıştır ve böylece, bu bakterilere ait bantlar yorumlanarak elde edilen biyomoleküller içerik bakteri ayrımıyla ilişkilendirilmiştir. 
Sonuçlar: Bakterilerin ayrımlarına ilişkin beş farklı analiz yapılmıştır. Bant değerleri yorumlanmıştır ve bu bantların biyomolekül karşılığı bakteri suşlarının ayrımıyla ilişkilendirilmiştir.

Abstract:
Method: In this thesis, GNA (gold nanorod array) SERS platform was produced and it was aimed to combine a total of 9 bacterial strains with three different sub-strains of bacteria (S.aureus, P.auroginosa, E.coli) with the SERS platform. With the SERS signals obtained from the combined bacterial strains, it was aimed to separate the three types of bacteria and their strains. After the separation was realized, it was aimed to establish a connection between the analysis performed and the effect of the bands corresponding to the collected signals on the separation of bacterial strains.
Findings: GNA SERS substrate was produced using PVD technique. A total of 9 bacterial strains, including three bacterial sub-strains, were cultured in appropriate medium. The SERS signals from the bacterial strains obtained from pure colonies were first preprocessed. Bacterial strains that passed this stage were subjected to unsupervised (PCA, HCA) and supervised (LDA, SVM, SIMCA) analyses. The aim of these analyses is to achieve precision, accuracy and high efficiency. In addition to all these analyses, one-way ANOVA analysis was performed to identify biomolecules associated with the discrimination of bacterial strains and to add a more meaningful dimension.
Conclusions: GNA SERS substrate was successfully synthesized. Bacteria were brought together on the synthesized substrate. As a result of the signals obtained from the combined bacteria, S. aureus and P. auroginosa were successfully separated, while the same was not true for E. coli.  It was concluded that this bacterium was not separated with as high accuracy as the other two bacteria and thus, the bands of these bacteria were interpreted and the biomolecules obtained were correlated with the separation of the bacteria.