Hastalıkların tanısı için biyobelirteçlerin tayinine yönelik moleküler baskılama temelli afinite sistemlerin geliştirilmesi
Development of affinity systems based on the molecular imprinting for the determination of biomarkers to diagnose diseases
Yazar: ELİF ESEN COŞKUN
Danışman: PROF. DR. MÜNİRE NALAN DEMİR
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Üre, olası böbrek yetmezliğinin önemli bir göstergesi olan proteinlerin son metabolitlerinden biridir, protein yıkımı sonucu açığa çıkan aminoasitler amonyak oluşturmak üzere deamine olur, amonyak daha sonra karaciğerdeki üre çevrimi enzimleriyle üreye dönüştürülür. Yüksek üre düzeyi, böbrek yetmezliği, idrar yolunun tıkanması, mide ve bağırsakta kanama sorunları, dehidratasyon ve şok gibi sendromlara yol açarken, düşük düzeydeki üre seviyesi nefrotik sendrom, kaşeksi ve hepatik yetmezlikten sorumludur. Bu nedenle ürenin tespiti için seçiciliği yüksek, maliyeti düşük, hızlı bir tayin sisteminin geliştirilmesi önemlidir. Bu çalışmada, altın nanopartikül modifiye serigrafi baskılı elektrot yüzeyine üre baskılanarak elektropolimerizasyon gerçekleştirilmiştir. Altın nanopartikül modifiye serigrafi baskılı karbon elektrotların (GNPE-SPE) yüzeyine, monomer olarak pirol-3-karboksilik asit (PpyCOOH) kullanılarak polimer tabakası oluşturulmuş ve tayin edilecek kalıp molekül olarak üre baskılanmıştır. Sensör yüzeyi, siklik voltametri (CV), elektrokimyasal impedans spektroskopisi (EİS) ve Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) ile karakterize edilmiştir. Dedeksiyon limiti (LOD) ve tayin edilebilirlik limiti (LOQ) sırasıyla 3,9 nM ve 11,9 nM olarak hesaplanmıştır. Üre molekülünün tayin süresi kronoimpedans (CI) ile 200s olarak belirlenmiştir. Üre adsorpsiyonu, modifiye edilmiş Altın Nanopartikül-Baskılı-Elektrot üzerindeki kalıp molekül uzaklaştırılarak incelenmiştir. Ayrıca elektropolimerizasyon yöntemi ile hazırlanan GNPE-Ppy3COOH@Ure impredimetrik sensörün kalıp/monomer oranı, sıcaklık, pH gibi parametreleri optimize edilmiştir. Tekrarlanabilirlik, depo kararlılığı ve seçicilik çalışmaları yapılmıştır. Aynı zamanda, yapay serum kullanılarak geliştirilen sensör sisteminin kompleks matrikslerde de uygulanabilirliği kanıtlanmıştır.

Abstract:
Urea is one of the last metabolites of proteins, which is an important indicator of possible renal failure. The amino acids released as a result of protein degradation are deaminated to form ammonia, ammonia is then converted into urea by urea cycle enzymes in the liver. While high urea levels cause syndromes such as kidney failure, urinary tract obstruction, bleeding problems in the stomach and intestines, dehydration and shock, low urea levels are responsible for nephrotic syndrome, cachexia and hepatic failure. Therefore, it is important to develop a rapid determination system with high selectivity, low cost for the determination of urea. In this study, electropolymerization was performed by referring to the gold nanoparticle modified screen printing electrode surface by urea imprinting. A polymer layer was formed on the surface of gold nanoparticle modified screen printed carbon electrodes (GNPE-SPE) using pyrrole-3-carboxylic acid (Ppy3COOH) as monomer and urea was imprinted as the template molecule to be determined. The sensor surface was characterized by cyclic voltammetry (CV), electrochemical impulse spectroscopy (EIS) and scanning electron microscopy (SEM). Limit of detection (LOD) and limit of quantification (LOQ) were calculated as 3.9 nM and 11.9 nm, respectively. The detection time of urea molecule was determined as 200s by chronoimpedance (CI). Urea adsorption was examined by removing the template molecule from the modified Gold Nanoparticle-Printed-Electrode. In addition, parameters such as template/monomer ratio, temperature, pH of GNPE-Ppy3COOH@Ure impedimetric sensor prepared by electropolymerization method were optimized. Repeatability, stability, and selectivity studies were conducted. At the same time, the applicability of developed the sensor system has been proven in complex matrices using artificial serum.