Biyomoleküllerin algılanmasına yönelik elektrokimyasal nanobiyosensörlerin geliştirilmesi
Development of electrochemical nanobiosensors for the detection of biomolecules
Yazar: HANDE DURUSÖZ
Danışman: PROF. DR. PINAR KARA KADAYIFCILAR
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Teknolojiler Ana Bilim Dalı / Biyomedikal Teknolojiler Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Bu çalışmada biyomoleküllerin algılanmasına yönelik elektrokimyasal nanobiyosensörlerin geliştirilmesi ile birden fazla ölçümün tek kanal üzerine aktarılmasını sağlayan çoklu ara yüz ölçüm kartının tasarımı yapılmıştır. Çoklu ara yüz ölçüm kartı, tek katmanlı baskı devre kartı (PCB) olarak üretilip, tüm devre bileşenleri devre kartı üzerine manuel lehimleme yöntemi ile dizilerek üretilmiştir. Tasarlanan çoklu ara yüz ölçüm kartı üzerinde bulunan birden fazla kanal vasıtasıyla, çeşitli biyomoleküllerin birden fazla ölçümleri alınmıştır. 
Çalışma kapsamında, tasarlanan çoklu ara yüz ölçüm kartı ile standart tek bir ölçüm kanalına sahip potansiyostatın çoklu ara yüz ölçüm kartında bulunan birden fazla kanal yardımı ile ölçüm alınabilmesi sağlanmıştır. Tasarlanan devre, tek giriş kanalını, üçlü çıkış kanalına dağıtmaktadır. Devre üzerinde oluşabilecek kaçak akımın yaratacağı ölçüm hatasını en aza indirgeyebilmek için anahtarlama sisteminde elektro-mekanik röleler kullanılmıştır. Ölçüm cihazına hasar verme riskini minimize etmek için ölçüm kartı ve ölçüm cihazı birbirinden elektriksel olarak izole edilmiştir. Ayrıca, ölçüm hatalarını etkileyebilecek yüksek frekanslı elektromanyetik gürültünün azaltılması için güç kaynağı olarak kurşun asit batarya ve lineer bir voltaj regülatör kullanılmıştır. Tasarlanan çoklu ara yüz ölçüm kartı üzerinden DNA, Aptamer gibi biyomoleküllerin algılanmasına yönelik elektrokimyasal yöntemlerle ölçüm yapılmıştır.

Tasarlanan çoklu ara yüz ölçüm kartı kullanılarak alınan ölçümlerin doğrulaması, üçlü elektrot sistemi tarafından alınan ölçümler ile karşılaştırılarak sağlanmıştır. Tasarlanan çoklu ara yüz ölçüm kartı üzerinden yapılan elektrokimyasal analizlerde elektrot yüzeyi olarak tek kullanımlık elektrot (PGE) ile biyolojik tanıma molekülleri olan DNA ve Aptamer'in en uygun çalışma koşulları optimize edilmektedir.
Günümüzde elektronik teknolojinin ilerlemesiyle, hasta başı teşhis cihazlarının kullanım alanları genişlemektedir. Yeni bir klinik tespit yöntemi olan hasta başı teşhis cihazların, elektronik ve biyosensör tabanlı çip tasarımı sayesinde küçültülüp, taşınabilir olmasını sağlamıştır. Bu tez kapsamında tasarlanan çoklu ara yüz ölçüm kartı ile tasarımı küçültülmüş, taşınabilir ve çoklu kanallar vasıtasıyla daha hızlı analizlerin yapılabileceği bir cihaz geliştirilmiştir.

Abstract:
In this work, the development of electrochemical nanobiosensors for the detectbiomolecules and a multi-interface board to distribute the multiple measurements on a single channel was designed. The multi-interface measurement distribution board was made as a single-layer printed circuit board (PCB), and all the circuit components were assembled on the board bymanualsolderingmethod. With the designed multi-interface measurement distribution board, various electrochemical analyzes for the detection of biomolecules was accomplished.
Within the scope of the study, the designed multi interface measurement board enables the potentiostat with a single standard measurement channel to perform multiple channel measurements. The designed circuit distributes the single input channel to the triple output channel. Electro-mechanical relays were used in the switching system in order to minimize the measurement error caused by the leak age current on the circuit. To minimize the risk of damaging the potensiostat, devices are electrically isolated from each other. In addition, a lead acid battery and a linear voltage regulator was used as a power sourceto reduce high-frequency electromagnetic noise, which can introduce measuremen terrors. Various electrochemical methods for the detection of biomolecules such as DNA and Aptamer was performed by using multiple interface measurement board.

The accuracy of the system was determined by comparing measurements of the designed multi interface measurement board with the measurements taken by the triple electrode system. The single-use electrode (PGE) surface used in the electrochemical analysis with the designed multi-interface measurement board optimizes the working conditions of biological recognition molecules; DNA and Aptamer. Nowadays, with the advancement of electronic technology, bedside diagnostic devices form the basis of designs in technological developments. A new clinical detection method, bedside diagnostic devices, microchip design has made it smaller and microchipportable. With the multi-interface measurement card designed in the scope of this thesis, a device has been developed that can be analyzed faster by means of its portable design and multiple channels.