Karbon nanotüp-kitosan modifiye grafit tabanlı sensörlerin tasarımı ve antikanser ilaç-dna etkileşiminin elektrokimyasal tayinine yönelik uygulamaları
Design of carbon nanotube-chitosan modified graphite based sensors and their applications on electrochemical detection of anticancer drug-dna interaction
Yazar: CEREN BAHAR ŞENGİZ
Danışman: PROF. DR. KADRİYE ARZUM ERDEM GÜRSAN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Bilimi ve Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada, antikanser ilaç mitomycin C (MC) ile DNA etkileşiminin, çok duvarlı karbon nanotüp-kitosan kompozit modifiye edilmiş kalem grafit elektrot (CNT-CHIT-PGE) kullanılarak incelenmesi amaçlanmıştır. CNT-CHIT-PGE ile ölçülen sinyallerin modifiye olmamış elektrotlara kıyasla sinyal farklanması incelendikten sonra, bu elektrotların üzerine tutturulmuş MC veya DNA'nın elektrokimyasal davranışları, diferansiyel puls voltametrisi (DPV) kullanılarak ilaç/DNA yokluğunda ve varlığında, MC ve guanin sinyalindeki farklanma üzerinden araştırılmıştır. Deneysel koşulları optimize etmek amacıyla, CNT ve CHIT konsantrasyonu, DNA konsantrasyonu, ilaç konsantrasyonu ve ilaç etkileşim zamanı etkileri incelenmiştir. Ayrıca, dönüşümlü voltametri (CV) ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) kullanılarak karbon nanotüp-kitosan modifiye elektrotların elektrokimyasal karakterizasyonu ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile mikroskobik karakterizasyonu gerçekleştirilmiştir.
Çalışmamızda, nanomalzemeler kullanılarak geliştirilen hızlı, seçici ve pratik, düşük maliyetli tek kullanımlık hazırlık aşaması kolay, güvenilir ve seçimli sonuçlar veren, kullanılan malzemenin özelliği sebebiyle küçültülmeye ve seri üretime uygulanabilir antikanser ilaç-DNA etkileşiminin elektrokimyasal algılanmasına yönelik tek kullanımlık sensör teknolojisi geliştirilmiştir. Multidisipliner bir bilim dalı olan nanoteknolojinin ürünleri olan karbon nanotüplerin sensör teknolojisinde kullanılmasıyla geliştirilecek DNA biyosensörleri sayesinde, gelecekte yeni antikanser ilaç hedefleme çalışmalarına yeni bir boyut getirilmesi ve piyasaya sürülecek DNA çip teknolojisine model olabilecek bir sensör teknolojisi sunulması hedeflenmektedir.

Anahtar sözcükler: Karbon nanotüpler, Kitosan, Mitomisin C, ilaç-DNA etkileşimi, DNA, tek kullanımlık grafit elektrot, elektrokimyasal sensör, diferansiyel puls voltametrisi.

Abstract:
In this study, interaction of the DNA and anticancer drug mitomycin C (MC) was investigated by using multi-walled carbon nanotube-modified chitosan composite graphite pencil electrode (CNT-CHIT-PGE). After examining the signal differentiation compared to the unmodified electrodes with CNT-CHIT-PGE, electrochemical behaviors of the MC /DNA immobilized on the surface of the electrode have been investigated through differentiation in the MC and guanine signal in the absence and presence of the drug / DNA using differential pulse voltammetry (DPV) technique.
 In order to optimize the experimental conditions, effects of CHIT and CNT concentrations, DNA concentration, drug concentration and drug-DNA interaction time were investigated. In addition the electrochemical characterication by using cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and the microscopic characterization of carbon nanotube-chitosan modified electrodes by using scanning electron microscopy (SEM) was done.
In our study, disposable sensor technology for the electrochemical detection of anticancer drug-DNA interactions was developed which is fast, selective and practical, low-cost, easily preparable, gives reliable and selective results, miniaturized due to nature of the material used and applicable to the series production.
Carbon nanotubes which are products of as multidisciplinary science nanotechnology, have been used herein for development of DNA biosensors. This outcome yields a novel approach furtherly for targetting of new anticancer drugs and it is expected to provide a model semsor technology furtherly for development of DNA chip technologies.

Keywords: Carbon nanotubes, Chitosan, Mitomycin C, drug-DNA interactions, DNA, disposable graphite electrodes, electrochemical sensors, differential pulse voltammetry.