Amiloid beta tayini için elektrokimyasal esaslı biyosensör sistemi geliştirilmesi
Development of electrochemical based biosensor system for amyloid beta detection
Yazar: DİLEK NUR ALTAY
Danışman: PROF. DR. HÜLYA YAĞAR
Trakya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyokimya = Biochemistry
Dizin: Alzheimer hastalığı = Alzheimer disease

Özet:
Alzheimer hastalığı nöronların ölümüne sebep olan, ölümle sonuçlanan, geri dönüşümsüz bir demans türüdür. Hastalık, hiperfosforile tau proteini ile nörofibriler yumak oluşumu ve amiloid-beta (Aβ) proteini ile amiloid plakların oluşumuyla karakterize edilmektedir. Nörofibriler yumak oluşumu klinik belirtilerin ortaya çıkışı ile eş zamanlı iken amiloid plak oluşumu hastalığın ortaya çıkışından yaklaşık 20-30 yıl öncesinde başlayabilmektedir. Bu nedenle Aβ42 analizi Alzheimer hastalığında erken evrede teşhisin yolunu açabilir. Ayrıca hastalığa dair ilaç çalışmalarında ilaç etkinliğinin takibi için de Aβ42'nin kan plazması gibi vücut sıvılarında tespiti önem arz etmektedir.
Bu tez kapsamında, Alzheimer hastalığında Aβ42 analizi için elektrokimyasal temelli impidimetrik bir biyosensör geliştirilmiştir. Bu biyosensörde maliyeti düşük ve tek kullanımlık indiyum kalay oksit polietilen teraftalat (ITO-PET) tabakalar çalışma elektrodu olarak kullanılmıştır. Biyosensör tasarımı, 3-glisidoksipropildimetoksimetilsilan (GPDMMS) ile kendiliğinden oluşan tek tabakalar (SAMs) oluşturulduktan sonra Aβ42 proteinine özgü antikor immobilizasyonu ile yapılmıştır. Biyosensör ölçümleri elektrokimyasal impedans spektroskopisi ve döngüsel voltametri teknikleri ile yapılmıştır. Geliştirilen biyosensörün doğrusal tayin aralığının 1-100 pg/ml konsantrasyon aralığında ve LOD değerinin 0.37 pg/ml ve LOQ değerinin 1.25 pg/ml olduğu tespit edilmiştir. Bu biyosensörün yaklaşık iki ay süreyle +4 oC'de depolanabildiği belirlenmiştir. Farklı analit proteinlere karşı seçiciliğini koruduğu tespit edilmiştir. Tek kullanımlık ve maliyeti düşük çalışma elektrotları rejenere edilerek biyosensör maliyetinin 6 kat daha azaltılabileceği gösterilmiştir. Aβ42 analizi için geliştirilen bir biyosensörde ilk kez sabit frekansta impedans (SFI) analizi yapılarak antikor-antijen kompleksi oluşumundaki kinetik davranış izlenmiştir. Yapay serum ve
ticari olarak satın alınan insan serumunda Aβ42 analizi yapılarak geliştirilen biyosensörün klinik araştırmalarda kullanılmak üzere kanda analiz yapabilme kapasitesi olduğu gösterilmiştir.

Abstract:
Alzheimer's disease is an irreversible type of dementia that causes the death of neurons, resulting in death. The disease is characterized by the formation of neurofibrillary tangles by the hyperphosphorylated tau protein and the formation of amyloid plaques by the amyloid-beta (Aβ) protein. While neurofibrillary tangle formation is simultaneous with the onset of clinical symptoms, amyloid plaque formation may begin approximately 20-30 years before the onset of the disease. Therefore, Aβ42 analysis has the potential to be used for early diagnosis of Alzheimer's disease. In addition, detection of Aβ42 in body fluids such as blood plasma is important for monitoring drug efficacy in drug studies on the disease.
In this thesis, an electrochemical based impidimetric biosensor was developed for Aβ42 analysis in Alzheimer's disease. In the construction of this biosensor, low cost and disposable indium tin oxide polyethylene terephthalate (ITO-PET) sheets were used as the working electrode. The biosensor design was made by the immobilization of Aβ42 protein-specific antibody after self-assembled monolayers (SAMs) were formed with 3-glycidoxypropyldimethoxymethylsilane (GPDMMS) on the ITO-PET electrode surface. Biosensor responses were obtained by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and cyclic voltammetry (CV) techniques. It was determined that the linear detection range of the developed biosensor was 1-100 pg/ml, and the LOD value was 0.37 pg/ml and the LOQ value was 1.25 pg/ml. It has been determined that this biosensor can be stored at +4 °C for about two months. It showed selectivity for Aβ42 protein when compared with different analyte proteins. It has been shown that the cost of biosensors can  be  reduced  by  6  times  by  regenerating  disposable  and  cost-effective   working electrodes. The kinetic behavior in the formation of antibody-antigen complex was observed for the first time by performing single frequency impedance (SFI) analysis in a biosensor developed for Aβ42 analysis. It has been shown that the biosensor, which was developed by analyzing Aβ42 in artificial serum and commercially purchased human serum, has the capacity to be used for blood analysis in clinical studies.