Elektrokimyasal kokain biyosensörü
Electrochemical cocaine biosensor
Yazar: GÜLİZ BOZOKALFA
Danışman: PROF. DR. SUNA TİMUR
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyokimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Biyokimya = Biochemistry

Özet:
Kokain, merkezi sinir sistemini doğrudan uyarması nedeniyle, güçlü tolerans oluşturan bağımlılık yapma etkisi yüksek bir maddedir. Bu bağlamda, günümüzde, kokainin duyarlı ve hızlı analizi önemli rol oynamaktadır. Bu tez projesi kapsamında, kokain tayinine yönelik geleneksel metodlara alternatif yöntem olarak elektrokimyasal biyosensör hazırlanması, analitik karakterizasyonu, uygulama ve doğrulaması hedeflenmiştir.
Bu kapsamda önce, aptamer-temelli yeni platform oluşturulması için biyo-tanıyıcı yüzey tasarlandı. İlk olarak, politiyofen üzerinde homopeptid yapısında ve fonksiyonel grup içeren polialanin yan zincirleri (PT-Pala) elektrokimyasal olarak elektrot yüzeyine kaplandı ve sonrasında kovalent konjugasyon kimyasıyla polimer kaplı yüzeye kokain aptameri bağlandı. Yüzeyde her bir modifikasyon adımı elektrokimyasal karakterizasyon ile doğrulandı. Kokain ve metaboliti olan benzoilekgonine duyarlı olarak tasarlanan biyosensör sistemi sırasıyla tayin aralığı 2,5-10 nM ve 0,5-50 μM olarak bulunmuştur. Ayrıca, benzoilekgonin için dedeksiyon limiti 1,5 nM olarak bulunmasıyla kokain analizi için oldukça duyarlı bir sistem oluşturulmuştur. Diğer önemli husus ise, biyolojik sıvılarda başarılı bir şekilde analiz edilmesi pratik çalışmalarda uygunluğunu kanıtlamıştır.
Bu çalışma sonucunda elde edilen verilerin, kokain ve metabolitinin elektrokimyasal tekniklerle özgül ve hızlı olarak tayini gerçekleştirildi. Sonuç olarak, farklı yaklaşımlarla tasarlanan yeni platformun, kokain ve metabolitine karşı geliştirilen seçici platformun elektroanalitik teknolojiler ile birleştirilmesi, hem yasal süreçte hem de klinik testler için ileride yapılacak çalışmaları destekleyeceği düşünülmektedir.

Anahtar sözcükler: Kokain, benzoilekgonin, kokain aptameri, biyoaffinite etkileşimleri, elektrokimyasal biyosensörler, biyomoleküller ile konjugasyon.

Abstract:
Cocaine is a highly addictive substance developing a strong tolerance due to stimulate directly affects the brain. Therefore, nowadays, fast and sensitive analysis of cocaine which plays important role for law enforcement and medicine diagnostic. The aim of the present study was to develop a novel electrochemical biosensor to detect cocaine alternatively compared to the traditional methods.
In this context first step, bio-recognition surface as a new platform was designed on aptamer-based sensing. Initially, polythiophene bearing polyalanine homopeptide side chains (PT-Pala) was electrochemically coated onto the surface of an electrode and then cocaine aptamer was attached to the polymer via covalent conjugation chemistry. The stepwise modification of the surface was confirmed by electrochemical characterization. The designed biosensing system was applied for the detection of cocaine and its metabolite, (BE), which exhibited a linear correlation in the range from 2.5 up to 10 nM and 0.5 up to 50 μM for cocaine and BE, respectively. Moreover, the sensor showed high sensitivity and could easily detect cocaine as low as 1.5 nM for BE. Importantly, the BE was successfully demonstrated in sythentic biological fluids where it showed a potential of the practical application. 
In conclusion, the effective development of a particular electrochemical techniques was provided analysis of cocaine and its metabolite which have high specifity and sensitivity. It is a fact that this novel aptamer-based biosensing system may support further studies about an evaluable for law enforcement and clinical medicine diagnostic due to a benefical combination of the selective platform with electroanalytical techonolgy.

Keyword:  Cocaine, benzolyecgonine, cocaine aptamer, bioaffinity interaction, electrochemical biosensors, conjugation with biomolecules.