Çok duvarlı karbon nanotüp aracılı bakteriyel biyosensör geliştirilmesi
Bacteria-specific biosensor development mediated via multi-walled carbon nanotube
Yazar: TAHSİN ERTAŞ
Danışman: PROF. DR. MUHAMMET BEKTAŞ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ BİRCAN DİNÇ
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyofizik Ana Bilim Dalı / Biyofizik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Biyofizik = Biophysics ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Enfeksiyon Hastalıkları ve Klinik Mikrobiyoloji = Infectious Diseases and Clinical Microbiology
Dizin: Bakteriler = Bacteria ; Biyosensörler = Biosensors ; Escherichia coli = Escherichia coli ; Karbon nanotüp = Carbon nanotube ; Nanotüp = Nanotube

Özet:
Artan kirlilikle birlikte daha fazla bakteri ve patojene maruz kaldığımız için, bunların hızlı ve kolay tespiti için araştırmalar artmaktadır. Özellikle farklı molekülleri geniş yüzey alanlarına bağlayabilen, yüksek elektron iletkenliğine sahip nanotüpler, elektrokimyasal biyosensörlerin geliştirilmesinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, iki aşamalı bir kaplama işleminde % 5 altın içeren tungsten teller ve asitle işlevselleştirilmiş çok duvarlı karbon nanotüplerin entegre edilmesiyle bir elektrokimyasal biyosensör tasarımı sunulmaktadır. Altın kaplamalı tungsten teller (0,05 mm), asitle işlevselleştirilmiş kısa çok duvarlı karbon nanotüplerle kaplandı. Alınan TEM ve SEM görüntüleri tungsten telin düzgün ve homojen bir şekilde kaplandığını doğruladı. FTIR sonuçları, elektrotlara immobilizasyonun verimli bir şekilde gerçekleştiğini göstermektedir. Antikor-antijen etkileşimlerinden sonra elektrik akımlarındaki değişikliklerle Escherichia coli K-12 saptama performansı değerlendirildi. Ölçüm sistemi olarak biyosensör sistemlerinde oldukça hassas sonuçlarıın alınmasına olanak sağlayan Elektrokimyasal Empedans Spektroskopisi kullanıldı. Sinyal ölçümleri omik olduğu için en verimli olan 50 Hertz' de alındı. Etkileşim sinyalleri yaklaşık 1.0 V' ta değerlendirildi. Akım değeri, Vpp = 168,40 mV' dan Vpp = 198,57 mV' a değişti, bu da % 0,5(V/V)' lik bir E. coli K-12 suşu konsantrasyonu için yüksek algılama yeteneği gösterdi. Verilerimiz, çok duvarlı karbon nanotüp tabanlı biyosensörün Escherichia coli K-12 tespiti için bir biyosensör olarak geliştirilebileceğini göstermektedir.

Abstract:
As we are exposed to more bacteria and pathogens with the increasing pollution, research is increasing for their quick and easy detection. Nanotubes with high electron conductivity, which can bind different molecules to large surface areas, are widely used in the development of electrochemical biosensors. In this study, an electrochemical biosensor design is presented by integrating 5 % gold plated tungsten wires and acid-functionalized multi-walled carbon nanotubes in a two-step coating process. Gold-plated tungsten wires (0.05 mm) were coated with acid-functionalized short multi-walled carbon nanotubes. The TEM and SEM images taken confirmed that the tungsten wire was coated uniformly and homogeneously. The FTIR results show that the immobilization of the electrodes takes place efficiently. Escherichia coli K-12 detection performance was evaluated by changes in electrical currents after antikor-antigen interactions. Electrochemical Impedance Spectroscopy was used as the measurement system, which allows very sensitive results in biosensor systems. Signal measurements were taken at 50 Hertz, which is the most efficient since it is ohmic. Interaction signals were evaluated at approximately 1.0 V. The current value changed from Vpp = 168.40 mV to Vpp = 198.57 mV, indicating high detection ability for a 0.5 % (V/V) concentration of E. coli K-12 strain. Our data shows that the multi-walled carbon nanotube-based biosensor can be developed as a biosensor for Escherichia coli K-12 detection.