Altın nanopartiküllerin üretim ve bu partiküllerin kuartz kristal mikrobalans sisteminde kullanımı
Production of gold nanoparticles and it's use in quartz crystal microbalance sistem
Yazar: AMİR  PARVİZ FARSHCHY TABRİZİ
Danışman: DOÇ.DR. HAKAN AYHAN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2005
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
ALTIN NANOPART KÜL ÜRET M VE KUARTZ KR STAL M KROBALANSS STEM NDE KULLANIMIAM R PARV Z FARŞÇ TABR ZHacettepe Üniversitesi, Biyomühendislik Anabilim DalıÖZSunulan bu çalışmanın amacı; altın nanopartikül üretimi ve bu partikülleri kuartzkristal mikrobalans siteminde kullanarak DNA biyosensörünün alt yapısınıgeliştirmektir. Çalışmanın birinci aşamasında altın nanopartikül sentezi içintetrakloruaurik asit (HAuCl4) sodyum sitratla indirgenme reaksiyonuna dahiledilmiştir. Indirgenme reaksiyon sonucundan elde edilmiş çözeltide küresel ve eşboyutlu altın nanopartiküllerin var oluşu saptanmıştır. Altın nanopartiküllerinkarakterizasyonu için başlangıçta reaksiyona giren altın tuzu ve sodyum sitratderişimleri ve reaksiyon boyunca karıştırma hızı, altın nanopartikül boyutlarına üçönemli etken olarak değiştirilerek denenmiştir. Bunun sonucunda 0.06 ile 0.1mMarasında altın tuzu derişiminde ve 0.15 ile 0.50 mM arasında sodyum sitratderişiminde ve 400 ile 800 Devir/Dakika arasında istenen partikül boyut eldeedilmiştir. Partiküllerin boyut ve boy dağılımı incelemek için zeta sayıcıkullanılmıştır. Daha sonra altın nanopartikülleri kuartz kristaller üzerindeimmobilize edilmek için kristal yüzeyinde yıkama ve modifikasyon işlemleriyapılmıştır. Bu amaçla kristal elektrot yüzeyleri yıkama aşamasında sırayla NaOH,aseton ve metanol ile temizlenmiş sonra fosfat tamponunda (pH= 7) de 18 mM' lıkbirinci sistamin immobilizasyonu ve 0.66 M glutaraldehit ile sodyum tetraborat/HCltamponuna (pH= 8.2) ve yüzey modifikasyunun son aşaması olarak yine aynıkoşullarda ikinci sistamin immobilizasyonu yapılmıştır. Yüzey modifikasyonundansonra altın nanopartiküller, kristal yüzeyine immobilize edilmiş ve böylece kristalelektrot yüzey alanı genişletilmiştir. DNA'nın kristal üzerinde immobilize vehibridizasyon olması için önce tiyol uçlu ssDNA, 6500 Âµl deiyonize suda çözülüpve 20 ÂµM DNA çözeltisi hazırlanmıştır. Tiyoller arasındaki disülfit bağlarınıengellemek için 1 M DDT, 0.1 M fosfat tamponunda (pH= 8.3-8.5) oda sıcaklığındaeklenmiştir. Hazırlanan tiyol uçlu DNA'lar 1 M potasyum fosfat tamponunda (pH=6.7) 600 devir/dakika hızıyla karıştırılarak altın nanopartikül kaplı kristal üzerineimmobilize edilmiştir. Tiyol modifiye olmuş DNA'ların spesifik olmayan ve yatayişekilde bağlanmaları engellemek amacıyla, immobilize olmuş SH-ssDNA, 1 mM 6-mercapto-1-hexanol sulu çözeltisinde normal oda koşullarında tutulmuştur.Hibridizasyon DNA'ların erime sıcaklığında (55ºC) gerçekleştirilmiştir. Bunundoğrultusunda ssDNA ve kristal üzerine immobilize olan SH-DNA 55ºC' de TE -1MNaCl (10 mM Tris-HCl, 1 mM EDTA,1 M NaCl) tamponunda ısıtılıp sonra DNA'larsoğutularak oda sıcaklığında bekletilip böylece hibridizasyon gerçekleştirilmiştir.Hibridizasyon aşamasının başarılı olması, tasarlanmış olan DNA sensörününtamamlanması anlamına gelmektedirAnahtar Kelimeler: Altın nanopartikül, indirgenme sentez metodu, kuartz kristal,altın nanopartikül immobilizasyon, DNA biyosensörDanışman: Doç. Dr. Hakan Ayhan, Hacettepe üniversitesi, Kimya MühendisliğiBölümü.ii

Abstract:
ALTIN NANOPART KÜL ÜRET M VE KUARTZ KR STAL M KROBALANSS STEM NDE KULLANIMIPRODUCTION OF GOLD NANOPARTICLE AND IT?S APPLAY IN QUARTZCRYSTAL MICROBALANCE SYSTEMAM R PARV Z FARSHCH TABR ZHacettepe Üniversity, Department of BioengineeringABSTRACTThe purpose of this study, is production of gold nanoparticles and to design thebase of DNA biosensor by using these nanoparticles. In the first step of this study,gold particles were synthesized by reduction reaction using tetracholoroauric acid(HAuCl4) and sodium citrate. As a result of reduction, monodisperse and sphericalgold nanoparticles were obtained in red wine solution. For characterization of goldnanoparticles, initial concentrations of gold salt, sodium citrate and stirring speedwere changed and their effect on particle size were investigated. While optimalgold salt concentration was between 0.06 - 0.1 mM, optimal sodium citrateconcentration was in the range of 0.15 - 0.50 mM. In addition, stirring rate between400- 600rpm allowed to obtain gold nanoparticles in the desired size. Zeta sizerhas been used to determine the size and size distribution of gold particles. Inmodification step, the surface of the quartz crystal electrodes was cleaned withNaOH, acetone and metanol solutions, respectively. After first cystamine (18mM,phosphate buffer,pH=7) immobilization was performed, the crystals were treatedwith glutaraldhyde (0.66 M, in sodium tetraborate/HCl, pH=8.2) and the secondcystamine immobilization was performed in the same conditions with the first one.After surface modification step, gold nanoparticles were immobilized on crytsalsurface in order to extend the surface area. For DNA immobilization andhybridization on crystal surface, 20 ÂµM thiolated ssDNA was prepared and 1 MDDT (0.1 M phosphate buffer, pH= 8.3-8.5) was added to this solution at roomtemperature in order to prevent disufide bonds between thiols. After that, preparedthiolated DNA molecules were immobilized on gold nanoparticle covered crystal in1 M phosphate buffer (pH= 6.7) with stirring at 600 rpm. For the prevention ofnonspecific and horizontaly engages of thiolated ssDNA, 1 mM 6-mercapto-1-hexanol was added at room temperature. In hybridization step, immobilizedithiolated ssDNA and ssDNA were heated to 55ºC (melting point of DNA) fromroom temperature in TE -1 M NaCl (10 mM Tris-HCl, 1 mM EDTA,1 M NaCl)buffer and cooled to room temperature. The efficiency of hybridization step isimportant to show the success of the designed DNA sensor.Keywords: Gold nanoparticle, reduction sentesize method, quartz cryctal, goldnanoparticle immobilization, DNA biosensorAdvisor: Doç. Dr. Hakan Ayhan, Hacettepe University, Chemical EngineeringDepartment.ii