Aptamerle fonksiyonlandırılmış çekirdek-kabuk tipi manyetik ayrımla birleştirilmiş kuartz kristal mikrotartı sensörü ile kompleks örneklerde patojen tespiti
Pathogen detection in complex samples by quartz crystal microbalance sensor coupled to aptamer functionalized core-shell type magnetic separation
Yazar: ZEHRA ERDEM
Danışman: PROF. DR. GÜLAY BAYRAMOĞLU ; PROF. DR. MEHMET YAKUP ARICA
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Tez çalısmasında, çekirdek-kabuk manyetik mikroküreler üzerinde hedef patojene spesifik aptamerin immobilizasyonu yolu ile yeni bir manyetik ayrım sistemi hazırlandı. Bu amaç doğrultusunda, manyetik poli(hidroksipropil metakrilat/etilen glikol dimetakrilat) (p(HPMA/EGDMA)) mikroküreleri süspansiyon polimerizasyonu yöntemi ile sentezlendi.  Daha sonra, manyetik mikroküreler, yüzeyde başlatılan atom transfer radikal polimerizasyonu (SI-ATRP) kullanılarak glisidil metakrilat (GMA) ile aşılandı. Manyetik mikroküreler üzerine Salmonella'ya spesifik olarak affinite gösteren aptamerler ile fonksiyonlandırıldı ve ön-zenginleştirme işleminde kullanıldı. Gıda örneklerinden Salmonella bakterilerinin seçici ve spesifik tayini için geliştirilen kuvartz kristal mikrodenge (QCM) sensörü, manyetik mikrokürelerin kullanıldığı ayrıştırma işlemi ile entegre edildi. Hedef bakteri hücrelerine duyarlı ve spesifik tespiti için biyoafinite ajanlarına dayanan birçok sensör geliştirilmiş olsa da, gıda numuneleri için sensör uygulamalarının geliştirilmesi oldukça zordur. Bu çalışmada, hedef patojenin hızla zenginleştirilmesi için aptamer temelli manyetik ayırma sistemini ve spesifik ve gerçek zamanlı izleme için QCM analizini birleştiren yeni ve duyarlı bir strateji sunuldu. Bu manyetik ayırma sistemi, hücreleri kısa sürede (10 dakikadan daha kısa bir sürede) etkili bir şekilde yakalayabildiğinden, yakalanan bakterilerin bir QCM akış hücresi sistemine beslenmesi, örnek gıda numunesinden 100 CFU/ml'de Salmonella hücrelerinin spesifik olarak tespit edildiğini gösterdi (örn. süt).

Abstract:
A magnetic separation system developed by the immobilization of a target pathogen-specific aptamer on the core-shell magnetic microbeads was reported. For this purpose, the magnetic poly (hydroxypropyl methacrylate)/ethyleneglycole dimethacrylate), p(HPMA/EGDMA) beads were synthesized by suspension polymerization. The magnetic microbeads were grafted with glycidylmethacrylate (GMA) using surface- initiated atom transfer radical polymerization (SI-ATRP). A quartz crystal microbalance sensor (QCM) was developed for sensitive and specific detection of Salmonella cells in food samples by integrating a magnetic bead purification system. Although many sensor formats based on bioaffinity agents have been developed for sensitive and specific detection of bacterial cells, the development of robust sensor applications for food samples remained a challenging issue. A novel and sensitive high throughput strategy that combines an aptamer based magnetic separation system for rapid enrichment of target pathogens and a QCM analysis for specific and real-time monitoring was reported in this research. Since this magnetic separation system can efficiently capture cells in a relatively short processing time (less than 10 min), feeding captured bacteria to a QCM flow cell system showed specific detection of Salmonella cells at 100 CFU/ml from model food sample (i.e., milk).