Invasiv meme kanseri hücresi tayini için kuvars kristal mikroterazi sensörlerin hazırlanması
Preparation of quartz crystal microbalance sensors for diagnosis of invasive breast cancer cell
Yazar: SEDA ATAY
Danışman: PROF. DR. HANDAN YAVUZ ALAGÖZ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Biyokimya = Biochemistry

Özet:
Yapılan çalışmanın amacı yüksek oranda invaziv insan meme kanseri hücresi tayinine yönelik kuvars kristal mikroterazi sensör hazırlanmasıdır. Sensörün seçiciliği için meme kanseri hücresi yüzeyindeki aşırı eksprese olmuş transferrin reseptörü ile transferrin etkileşiminden faydalanılmıştır. QCM biyosensör, QCM çipin altın yüzeyine tutturulan Poly(2-hidroksietil metakrilat) (pHEMA) partiküllerin transferrin ile modifiye edilmesiyle hazırlanmıştır. Nanopartiküller etilen glikol dimetakrilat (EDMA) ve 2-hidroksietil metakrilat (HEMA)' nın miniemülsiyon polimerizasyon reaksiyonu ile hazırlanmıştır. Nanopartiküller zeta boyut analizi ile karakterize edilmiştir. Daha sonra hazırlanan nanopartiküller, az miktarda nanopartikül çözeltisinin altın yüzeye damlatılmasıyla ve sonra 37°C'da 6 saat kurutulmasıyla tutturulmuştur. QCM çipin yüzeyine yerleştirilen p(HEMA) partiküller transferrin ile modifiye edilmiştir. Bunun için, aktivasyon ajanı olarak karbodiimit kullanılmıştır. pH' sı 7.4'e ayarlanmış fosfat tamponu içine yüzeyinde p(HEMA) partikül bulunan çip, karbodiimit ve transferrin konulmuştur. QCM çip yüzeyindeki p(HEMA) partiküllerin transferrin ile modifiye olması için 24 saat çalkalamalı etüvde, oda sıcaklığında bekletilmiştir. Transferrinsiz QCM sensör hazırlanırken p(HEMA) partiküller modifiye edilmemiştir. Hazırlanan QCM sensörler atomik kuvvet mikroskobu (AFM), elipsometre, FTIR-ATR ve temas açısı ölçümleri ile karakterize edilmiştir. Kalınlık ölçümleri ve AFM görüntüleri, nanopartiküllerden oluşan ince filmlerin hemen hemen tek tabakalı olduğunu göstermektedir. Karakterizasyon çalışmaları ardından hazırlanan transferrinli ve transferrinsiz sensörler QCM sistemine bağlanarak yüksek oranda invaziv meme kanseri hücresine ait kinetik ve afinite bağlanma çalışmaları yapılmıştır. Adsorbsiyon kinetikleri farklı derişimlerdeki insan meme kanseri hücre hattı olan MDA-MB-231 'den hazırlanan hücre çözeltisinin QCM sisteminden geçirilmesi ile belirlenmiştir. Langmuir- Freundlich adsorbsiyon modeli, bu afinite sistemi için en uygun model olarak bulunmuştur. Transferrin modifiyeli sensörün seçiciliğini göstermek için insan meme kanseri hücre hatlarından olan MDA-MB-231(Yüksek oranda invaziv), MCF-7 ( daha az oranda invaziv) ve serum ve medyumdan yoksun bırakılmış MDA-MB-231 (hücre yüzey yapısı bozulmuş) hücrelerinin yarışmalı adsorbsiyonu araştırılmıştır. Sonuçlar sensörün, yüksek oranda invaziv olan MDA-MB-231 hücre soyu için yüksek seçiciliğe ve duyarlılığa sahip olduğunu göstermektedir.

Abstract:
The aim of this study is to prepare a quartz crystal microbalance (QCM) biosensor for the detection of high-invasive breast cancer cells. For the selectivity of the sensor, the interaction between transferrin receptors overexpressed on the surface of breast cancer cells and transferrin was used. The QCM biosensor was prepared by modifiying poly(HEMA) particles which, along with transferrin, attached on the gold surface of the QCM sensor. In the first step, nanoparticles were prepared by a miniemulsion polymerization reaction of 2-hydroxyethyl methacrylate HEMA and ethylene glycol dimethacrylate (EGMA). The nanoparticles were characterized by zeta-sizer measurements. After that, the nanoparticles were immobilized by dropping a small amount of nanoparticle solution onto the gold surface and then drying at 37 Co for 6 hours. P(HEMA) particles which attached on the surface of the QCM sensor were modified with transferrin. Carbodiimide was used as an activation agent for modification. For the modification of p(HEMA) particles that attached on the surface of the sensor with transferrin, a QCM chip with p(HEMA) particles, transferrin and carbodiimide were put into pH 7.4 phophate buffer solution and kept in an agitated incubator, at room temperature for 24 hours. When preparing the QCM sensor without transferrin, p(HEMA) particles were unmodified. The prepared QCM sensor was characterized with atomic force microscopy (AFM), elipsometer, fourier transform infrared spectro- photometry (FTRI) and contact angle measurement. The thickness measurement and AFM observation indicated that the nanoparticle thin films were almost monolayer. After the characterization studies, the sensors with and without transferrin were connected to a QCM system to carry out kinetic and affinity studies on the high-invasive breast cancer cells. A cell solution of human breast cancer cell line MDA-MB-231 with diffirent concentrations were applied to the QCM system to determine the adsorption kinetics. The Langmuir- Freundlich adsorpsiton model was found as the most suitable model for this affinity system. In order to show the selectivity of the modified sensor with transferrin, competitive adsorption of MDA-MB-231 (high invasive), MCF-7 (low invasive) and serum and medium starved MDA-MB-231 was investigated. The results showed that the nanosensor with transferrin had high selectivity and sensitivity for cells which belong to high invasive human breast cancer cell line MDA-MB-231.