Escherichia coli ATCC 25922 suşunun tükürük içerisinde QCM sensör ile direkt tespiti
The direct detection of Escherichia coli ATCC 25922 strain in saliva based on quartz crystal microbalance (QCM) sensor
Yazar: AYLA KOURDI
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET ÇAĞRI SOYLU
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Escherichia coli (E. coli), gram negatif bir bakteridir. E.coli suşlarının bazıları zararsız olsa da bazı suşları hastalığa neden olabilmektedir. Patojenik bakterilerin erken teşhisi uygun tedavi seçimi uygulanabilmesi adına büyük öneme sahiptir. Bu nedenle, patojenik E.coli suşlarını, bulaştırma ortamlarından biri olan tükürük içerisinde tespit etmek için hızlı yöntemler geliştirilmesi önem arz etmektedir. Kuvars kristal mikro terazi (QCM) tabanlı biyosensör, konseptindeki basitliği, kullanım kolaylığı, düşük maliyeti nedeniyle patojenlerin immünolojik tespiti için yeni bir yöntem sunmaktadır. QCM, sensör yüzeyine bağlanan bir kütle nedeniyle oluşan rezonans frekansındaki değişim prensibi ile çalışan bir biyosensördür. Ek olarak, tükürük, kolay ve ucuz bir şekilde elde edilebildiği için en ideal tanı ortamlarından biridir. Bu çalışmada, gerçek tükürük içerisinde QCM sensör ile E. coli ATCC 25922 suşunun direkt tespiti gerçekleştirilmiştir. Ölçüm sistemi E.coli bakterisi, anti E.coli antikor ab25823 ve QCM sensörden oluşmaktadır. QCM sensör yüzeyinin modifikasyonu, 11-Mercaptoundecanoic acid (MUA) ile gerçekleştirilmiştir. Bu aşamadan sonra, N-(3-Dimethylaminopropyl)-N′- ethylcarbodiimide hydrochloride / N-Hydroxysuccinimide (EDC/NHS), MUA molekülündeki karboksil grubu ile E.coli antikoru üzerindeki amin grubu arasında bir amid bağı oluşumuna aracılık etmek için kullanılmıştır. QCM sensör yüzeyi, spesifik olmayan bağlanmayı önlemek için Bovine Serum Albumin (BSA) bloke edici proteine maruz bırakılmış ve yüzey doyurulmuştur. Son olarak, gerçek tükürükteki E. coli bakterisi üç farklı konsantrasyonda (107, 105 ve 103 CFU/mL) 3 tekrarlı uygulanarak tespit sisteminin ölçüm sığası belirlenmiştir. Sonuçlar, sistem için en düşük tespit konsantrasyonu olan Tespit Sınırı (LOD)103 CFU /mL'de bile hassas bir şekilde kaydedilmiş ve bu yöntemle E. coli bakterisi tespit edilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Biyosensör; E.coli; QCM; Bakteri Tespiti

Abstract:
Escherichia coli (E. coli) is a gram-negative bacterium. Although some strains of E. coli are harmless, others can cause disease. Early diagnosis of pathogenic bacteria is of great importance for appropriate and time-efficient treatment. Therefore, the development of fast methods to detect pathogenic E. coli strains in saliva is extremely necessary. Quartz crystal microbalance (QCM) based biosensor represents a new immunological detection method for rapid detection of pathogens due to the simplicity in its concept, ease of use and low cost. The QCM is a biosensor operating on the principle of change in resonance frequency due to a mass attached to the sensor surface. In addition, saliva, is one of the most ideal diagnostic environments, as it can be obtained easily and cheaply. In this study, direct detection of Escherichia coli ATCC 25922 strain was performed with a QCM sensor in saliva. The measurement system consists of E. coli bacteria, an anti-E. coli antibody ab25823 and a QCM sensor. The modification of the QCM sensor surface was performed with a11-Mercaptoundecanoic acid (MUA). Following this step, N-(3-Dimethylaminopropyl)-N′- ethylcarbodiimide hydrochloride / N-Hydroxysuccinimide (EDC/NHS) were used to mediate the formation of an amide linkage between the carboxyl group in MUA molecule and the amine group on anti-E. coli antibody. However, the QCM sensor surface was exposed to Bovine Serum Albumin (BSA) blocking agent to prevent non-specific binding and the surface was saturated. Finally, the measurement capacity of the detection system was determined by applying E. coli bacteria in real saliva in three different concentrations (107, 105 and 103 CFU/mL) and at least three repeated measurements were obtained. The results were recorded precisely at 103 CFU / mL, which is the lowest detection concentration for the system, and this approach was utilized to detect E. coli bacteria.

Keywords: Biosensor; E. coli; QCM; Bacteria Detection