İlaç-DNA etkileşimi ve DNA analizleri için elektrokimyasal sensörlerin geliştirilmesi
The development of electrochemical sensors for drug-DNA interaction and DNA analysis
Yazar: AYFER TURAN
Danışman: PROF. DR. KADRİYE ARZUM ERDEM GÜRSAN
Ege Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Analitik Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology ; Kimya = Chemistry
Dizin: Biyosensörler = Biosensors ; DNA = DNA ; Elektrokimya = Electrochemistry ; Nanotüp = Nanotube ; İlaç etkileşimleri = Drug interactions

Özet:
Son yıllarda kullanımı oldukça yaygınlaşmış olan elektrokimyasal sensör teknolojisinde, nanoteknolojiye dayalı malzemelerin kullanımına artan bir ilgi bulunmaktadır.Çalışmamızın ilk bölümünde, kalem grafit elektrotların (PGE) tek duvarlı ve karboksil gruplarınca zengin karbon nanotüpler (SWCNT) ile modifikasyonu ve geliştirilen bu elektrotların (SWCNT-PGE) DNA analizlerine yönelik optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. SWCNT varlığında ve yokluğunda hazırlanan tek kullanımlık kalem grafit elektrotların mikroskobik karakterizasyonu taramalı elektron mikroskobu (SEM) tekniği ile, elektrokimyasal davranışları ise diferansiyel puls voltametri (DPV) tekniği kullanılarak incelenmiştir. SWCNT ve DNA konsantrasyonundaki değişim ile elektrot yüzey aktivasyon işleminin yanıta olan etkisi araştırılmıştır. Antikanser bir ilaç olan Daunorubisin (DNR)'nin DNA ile etkileşmesi, DPV tekniği ile PGE ve SWCNT-PGE kullanılarak elektrokimyasal olarak incelenmiş ve tayin sınırı, tekrarlanabilirlik gibi deneysel parametrelerde araştırılmıştır.Çalışmamızın ikinci bölümünde, Hepatit B virüsüne (HBV) dayalı DNA hibridizasyonunun indikatörsüz tayini, SWCNT-PGE ve DPV tekniği kullanılarak, guanin sinyalinin ölçülmesiyle gerçekleştirilmiştir. DNA prob konsantrasyonu ve hibridizasyon süresi farklılığının yanıta olan etkisi, tayin sınırı, tekrarlanabilirlik gibi deneysel parametreler incelenmiştir. Hibridizasyondaki seçimlilik, rastgele dizi (NC) ve bir bazı hedeften farklı dizilerin (MM) kullanılmasıyla araştırılmıştır.CNT modifiye edilmiş tek kullanımlık PGE yüzeyine pasif adsorbsiyon yöntemiyle DNA immobilizasyonu ve elektrokimyasal tayininin basit ve hızlı bir şekilde yapılabilmesi, DNA analizlerinin daha duyarlı bir şekilde ve tekrarlanabilir sonuçlar elde ederek gerçekleştirilmesini mümkün kılmaktadır. İlaç-DNA etkileşimi ve dizi seçimli DNA hibridizasyonu analiz sonuçlarına bakıldığında, karbon nanotüpler kullanılarak geliştirilen tek kullanımlık sensörlerin daha düşük maliyetle birlikte kolay uygulanabilirliğinin yanı sıra, daha duyarlı sonuçların seçimli bir şekilde elektrokimyasal olarak algılanmasına imkan verebileceği görülmüştür.

Abstract:
There has been a growing interest to use the materials based on nanotechnology in electrochemical sensor technology that has been commonly used in recent years.In the first part of our study, the modification of pencil graphide electrode (PGE) by carboxylated single walled carbon nanotubes (SWCNT) and the optimization of these electrodes was performed for DNA analysis. In the absence and presence of SWCNT, the microscopic characterization of disposable pencil graphide electrodes was investigated by scanning electron microscopy (SEM), and their electrochemical behaviours were studied by using differential pulse voltammetry (DPV) technique. The effect of the changes at the concentration of SWCNT and DNA was examined besides the pretreatment procedure for electrode surface. The interaction of the anticancer drug Daunorubicin (DNR) with DNA was investigated electrochemically by using DPV technique with PGE and SWCNT, and the experimental parameters, such as; detection limit, reproducibility were also explored.In the second part of our study, the detection of DNA hybridization related to Hepatitis B virus (HBV) was performed measuring the guanine signal by using SWCNT-PGE and DPV technique. The experimental parameters, such as; the effect of different DNA probe concentration and hybridization time to the response, detection limit, reproducibility were studied. The selectivity in hybridization was explored by using non-complementary (NC) and single-base mismatch (MM) sequences.Since DNA immobilization onto the surface of CNT modified single-use PGE by passive adsorption and its electrochemical detection can be performed easily and quickly, it is possible to carry out DNA analysis by obtaining reproducible results in higher sensitivity. When examining into the analysis of the results for drug-DNA interaction and sequence spesific DNA hybridization, it has been found that single-use sensors developed by using carbon nanotubes could enable to detect electrochemically the more sensitive results in a good selectivity, besides their being lower cost and easy application.