Elde taşınabilir biyoalgılayıcı geliştirilmesi ve biyomoleküler etkileşimin elektrokimyasal tayinine yönelik uygulamaları
Development of hand-held biosensor and its applications for electrochemical detection of biomolecular interaction
Yazar: ALPER DEMİRHAN
Danışman: PROF. DR. KADRİYE ARZUM ERDEM GÜRSAN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı / Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Biyosensörler hızlı, hassas, seçici, kolayca hazırlanabilen ve düşük maliyetli cihazlar olmalarından dolayı uygulamaları günümüzde oldukça yaygınlaşmıştır. Ölçüm yöntemleri olarak optik, mekanik ve manyetik gibi çeşitli yöntemlerin yanısıra, uygulaması kolay, maliyeti düşük ve hassas analizi mümkün kılması yüzüden elektrokimyasal yöntemlerin biyosensörlerde kullanımları yaygındır.
Tez çalışmasında, elde taşınabilir elektrokimyasal biyoalgılayıcı tasarımı ve kalem grafit elektrotlar kullanılarak biyomoleküler etkileşimin elektrokimyasal tayini amacıyla uygulamaları gerçekleştirildi. Bu amaçla ilk olarak dönüşümlü voltametri ve diferansiyel puls voltametri yöntemlerini gerçekleştirebilen ve sensör çıktısını analiz edebilen minyatürize bir cihaz geliştirildi. Geliştirilen cihaz ±2,00 V aralığında ölçüm yapabilmektedir. ±10 mA'e kadar olan akımları minimum 6 pA çözünürlükle okuyabilmektedir. Ardından geliştirilen cihazla ssDNA ve dsDNA tayini gerçekleştirildi. ssDNA için tayin sınırı 1,25 μg/mL, dsDNA için ise 1,10 μg/mL olarak bulundu. Aynı deneyler araştırma laboratuvarlarında sıklıkla kullanılan ticari bir cihazla gerçekleştirildi ve sonuçlar kıyaslandı. Tezde geliştirilen elektrokimyasal analizör ile DNA-protein etkileşiminin voltametrik tayini gerçekleştirilerek elde taşınabilir cihazın elektrokimyasal nükleik asit ve protein tayinine uygulanabilirliği gösterildi.

Abstract:
Since biosensors are fast, sensitive, selective, easily prepared, and inexpensive devices, their applications have become more prevalent today. In addition to various methods such as optical, mechanical and magnetic as measurement methods, electrochemical methods are widely used in biosensors because they are easy to apply, low-cost and enable precise analysis.
In the thesis study, a handheld electrochemical biosensor was designed and applications were carried out for the electrochemical determination of biomolecular interaction using pencil graphite electrodes. For this purpose, a miniaturized device that can perform cyclic voltammetry and differential pulse voltammetry methods and analyze the sensor output was first developed. The developed device is capable of scanning ±2,00 V. It can measure currents up to ±10 mA with a minimum resolution of 6 pA. Then, detection of ssDNA and dsDNA was performed with the developed device. Limits of detection for ssDNA was calculated as 1,25 μg/mL and for dsDNA as 1,10 μg/mL. The same experiments were performed with a commercial device frequently used in research laboratories and results were compared. Using the electrochemical analyzer developed in the thesis, voltammetric determination of DNA-protein interaction was performed and the applicability of the handheld device to electrochemical nucleic acid and protein determination was demonstrated.