Yüzey plazmon rezonans biyosensör sistemleri kullanılarak metisiline dirençli staphylococcus aureus ve vankomisine dirençli enterokok bakterileri ile kanser biyomarkerlarının hızlı tespit edilmesi
Rapid detection of methicillin-resistant staphylococcus aureus and vancomycin-resistant enterococci bacteria, and cancer biomarkers by using surface plasmon resonance systems
Yazar: GÜLSÜM UÇAK ÖZKAYA
Danışman: DOÇ. DR. MUHAMMED ZEKİ DURAK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Gıda Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Gıda Mühendisliği = Food Engineering ; Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Bu çalışmada, yüzey plazmon rezonans yöntemi (SPR) kullanılarak çoklu kanallar
yardımıyla metisiline dirençli ve duyarlı Staphylococcus aureus (MRSA ve MSSA) ve
vankomisine dirençli ve duyarlı Enterococcus (VRE ve VSE) ve kanser
biyomarkerlarının tespiti araştırılmıştır. S. aureus suşlarının sefoksitin ve
Enterococcus suşlarının vankomisine karşı ilaç direncinin belirlenmesinde tek ve
çoklu kanallarla donatılmış SPR sistemi kullanılmıştır. MRSA ve MSSA'nın MİK
değerleri sırasıyla 32->128 µg/mL ve 1-4 µg/mL arasında değişmiştir. VRE ve
VSE'nin MİK değerleri sırasıyla 64->128 µg/mL ve 2-4 µg/mL aralığında tespit
edilmiştir. Çok kanallı sistemde MRSA, MSSA, VRE ve VSE'nin açı kaymaları sırasıyla
−0,030° ve −0,260°, −0,010° ve −0,090° olarak bulunmuştur.
MRSA suşlarının, spesifik monoklonal antikor ile etkileşimini incelemek için protein
G tabanlı sensör yüzey saptama sistemi geliştirilmiştir. Geliştirilen sistem ile 4-7 log
KOB/mL konsantrasyonda MRSA saptanabilmiştir. Çapraz reaktivite için kullanılan
E. coli ATCC 25922, SPR açısında önemli bir değişim meydana getirmemiştir. Çok 
xviii
kanallı sistemde pozitif kontrol olarak MRSA (~6 log KOB/mL) ve negatif kontrol
olarak S. aureus subsp. aureus ATCC 29213 (~6 log KOB/mL) sisteme
gönderilmiştir. Referans kanalda ise PBS kullanılmıştır. Staphylococcus aureus
subsp. aureus ATCC 29213 SPR açısında bir değişim meydana getirmezken, MRSA
0,150°'lik bir açı kayması meydana getirmiştir.
Prostat spesifik antijeni (PSA), insülin benzeri büyüme faktörü I (IGF-I), vasküler
endotelyal büyüme faktörü (VEGF-D) ve monosit yüzey antijeni (CD14)
biyomarkerlarının çoklu ve hassas tespiti için SPR imager kullanılmıştır. PSA, CD14,
IGF-I ve VEGF-D'nin dinamik aralıkları sırasıyla 10 fg/mL-100 pg/mL, 1-100 pg/mL,
1,1-110 pg/mL ve 0,5-100 pg/mL arasında bulunmuştur. Çoklu tespit için tespit
limiti (LOD) 0,625 pg/mL olarak bulunmuştur. Çoklu algılama için sistemin dinamik
aralığı 0,625 ve 125 pg/mL arasında tespit edilmiştir. Sonuç olarak SPR sistemi ile
patojen bakterilerin ve kanser biyomarkerlarının çoklu akışkan kanallar
kullanılarak tespit edilebileceği belirlenmiştir.
Anahtar Kelimeler: SPR, dirençli bakteri, antimikrobiyal duyarlılık, kanser
biyomarkerı, çoklu tespit

Abstract:
In this study, it was investigated the determination of pathogen bacteria and cancer
biomarkers using surface plasmon resonance (SPR) equipped with multiple
microfluidic channels. Drug resistance of S. aureus strains against cefoxitin and
Enterococcus strains against vancomycin were investigated with the SPR system.
The MIC values of MRSA and MSSA ranged from 32 µg/mL to >128 µg/mL and from
1 µg/mL to 4 µg/mL, respectively. The MIC values of VRE and VSE were between 64
to >128 µg/mL and 2-4 µg/mL, respectively. The angle shifts of MRSA, MSSA, VRE,
and VSE were found to be −0.030° and −0.260°, −0.010°, and −0.090°, respectively.
A protein G-based sensor surface detection system was developed to investigate the
interaction of MRSA strains with a specific monoclonal antibody. The developed
system allowed MRSA to be detected at a concentration of 4-7 log CFU/mL. E. coli
ATCC 25922 used for cross-reactivity did not cause a significant change in the SPR
angle. MRSA (~6 log CFU/mL), Staphylococcus aureus subsp. aureus ATCC 29213
(~6 log CFU/mL) and PBS were injected into the system as a positive, negative, and 
xx
reference control, respectively. While S. aureus ATCC 29213 did not cause any
change in the SPR angle, MRSA produced a 0.150° angle shift.
The SPR imager was used for multiple and sensitive detections of prostate-specific
antigen (PSA), insulin-like growth factor I (IGF-I), vascular endothelial growth factor
(VEGF-D), and monocyte surface antigen (CD14). The dynamic ranges of PSA, CD14,
IGF-I and VEGF-D were between 10 fg/mL-100 pg/mL, 1-100 pg/mL, 1.1-110
pg/mL and 0.5-100 pg/mL, respectively. The detection limit (LOD) for multiple
detections was 0.625 pg/mL. The dynamic range of the system for multiple sensing
was between 0.625 and 125 pg/mL. It was determined that pathogen bacteria and
cancer biomarkers can be detected by using multiple microfluidic channels with the
SPR system.
Keywords: SPR, resistant bacteria, antimicrobial susceptibility, cancer biomarker,
multiple detection