Gıda örneklerinde ve sularda Escherichia coli tayinine yönelik biyosensör geliştirilmesi
Development of a biosensor for determination of Escherichia coli in food samples and drinking water
Yazar: ÖZLEM TORUN
Danışman: PROF. DR. İSMAİL HAKKI BOYACI
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Gıda Mühendisliği = Food Engineering
Dizin: Escherichia coli = Escherichia coli ; Manyetik ayırma = Magnetic separation ; Yüzey plazmonları = Surface plasmons

Özet:
Mikroorganizmaların hassas ve hızlı bir şekilde tayin edilmesi; biyosavunma, gıda güvenliği, hastalıkların teşhisi ve ilaç bulgularının belirlenmesi gibi birçok konuda kilit noktayı oluşturmaktadır. Bu çalışmada, su ve gıdalardaki patojen bakterilerin hassas ve seçici bir şekilde saptanabilmesi için yüzey plazmon resonansı (YPR) spektroskopisi kullanılarak hızlı, güvenilir bir analiz sisteminin oluşturulması hedeflenmiştir. Model bakteri olarak Escherichia coli (E. coli)`nin kullanıldığı çalışmada; E. coli antikorunun sensör yüzeyine seçici olmayan bir şekilde tutuklanması yöntemi, E. coli antikorunun avidin-biyotin etkileşimi ile sensör yüzeyine seçici bir şekilde tutuklanması yöntemi, kovalent bağlama yöntemi ve manyetik ayırma ile YPR spektroskopisinin birleştirildiği, altın kaplı manyetik nanopartiküllerin kullanımına dayalı yöntem denenmiştir.E. coli tayini için denenen yöntemler arasında en hızlı ve en hassas yöntemin; altın kaplı manyetik nanopartiküllerin kullanımına dayalı olan yöntem olduğu görülmüştür. Bu yöntem, yüzeyleri immobilize edilen manyetik altın nanopartiküllerle düşük miktarlardaki E. coli'nin bir ortamdan seçici olarak ayrılmasını ve sonrasında hiç bir işaretleme yapılmaksızın YPR sisteminde hızlı bir şekilde belirlenmesini mümkün kılmaktadır. Yöntem, 104 kob/ml E. coli derişimine kadar doğrusal cevap vermektedir (R2=0.995). Ayrıca geliştirilen yöntemin gözlenebilme sınırı 2 kob/ml, alt tayin sınırı 6 kob/ml olarak saptanmıştır. Geliştirilen analiz yöntemiyle sularda ve beyaz peynirde E. coli tayini yapılmış ve elde edilen cevapların kültürel sayım yöntemiyle benzerlik gösterdiği belirlenmiştir.

Abstract:
Rapid and sensitive detection of microorganisms are very important for biodefence, food safety, medical diagnosis and pharmaceutics. The present study aims the development of an analysis method based on surface plasmon resonance (SPR), in order to determine pathogen bacteria in food samples and drinking water in a sensitive and selective manner. In this study, Escherichia coli (E. coli) was used as a model bacteria and some surface modification methods were tested. These methods are non-specific adsorption of E. coli antibody to the sensor surface, specific adsorption of E. coli antibody to the sensor surface via the avidin-biotin interaction, covalently immobilisation method and the method which combines the SPR spectroscopy and magnetic seperation with using gold coated magnetic nanoparticles.It was observed that the most sensitive and the most rapid method was the method based on using gold coated magnetic nanoparticles. This method allowed to seperate E. coli from the environment specifically and quantify rapidly without any labelling procedure. As a result of this method, a linear range was obtained up to E. coli concentration 104 cfu/ml (R2=0.995). The limit of detection was found to be as 2 cfu/ml and the lower limit of quantification was calculated as 6 cfu/ml. E. coli determination was realized for white cheese and real water samples with the developed analysis method and the obtained results showed similarities with the plate counting method.