Synthesis of silica-based nanomaterials and their applications in fluorescent, biological and chemical sensing
Silika nanomalzemelerin sentezi ve floresans tabanlı biyolojik ve kimyasal sensör uygulamaları
- Tez No: 507201
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ÇAĞLAR ELBÜKEN, DR. MEHMET BAYINDIR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 100
Özet
Bu tez, nanoparçacık tabanlı geliştirilmiş sıvı sensörleri ve damlacık tabanlı biyosensörler için geliştirilmiş kaplamaları sunmaktadır. Sıvı sensörler mezoyapılı (2-50 nm) hibrit silika nanoparçacıklardan üretilmiştir. Nanoparçacıkların floresansı kullanılarak suda eser miktarda TNT ve dopaminin tespiti gösterilmiştir. Silika parçacıklar basit tek adımlı bir sol-jel yöntemi ile sentezlenmiştir. Pyren molekülleri, setiltrimetilamonyum misellerinin hidrokarbon zincirleriyle hibritleştirilmiştir ve sonra silika, misellerin etrafında büyütülmüştür. Nanoparçacıklar suda iyi dağılım ve koloidal kararlılık göstermiştir. Pyren, parlak ve oldukça kararlı floresans göstermiştir. Pyren floresansı, dopamin ve TNT' ye karşı; hızlı, hassas ve gözle görülebilir sönümlenme göstermiştir. Damlacık tabanlı sensörler için, kalıcı süperhidrofilik (su seven) desenlere sahip süperhidrofobik (su sevmeyen) kaplamalar geliştirilmiştir. Sol-jel metodu ve ardından ultraviyole/ozon (UV/O) muamelesiyle hazırlanan kaplamalarla, biyomoleküler adsorpsiyon ve damlacık karıştırma gösterilmiştir. Süperhidrofilik desenlere sahip süperhidrofobik yüzeylerle, damlacık tabanlı biyomolekül tespit platformları geliştirilmiştir. Damlacıkların, süperhidrofilik desenlerde sıkışması ve buharlaşmasına bağlı küçülmesinden yararlanarak hassas glukoz ve DNA tespiti gösterilmiştir. Glukoz, glukoz oksidasyonunda üretilen hidrojen peroksitin polidopamin (PDA) floresansını artırması temelinde tespit edilmiştir. Buharlaşan damlacıklarda yapılan tespit, analit moleküller için parlak floresans ve yüksek hassasiyetle sonuçlanmıştır. Bu, moleküllerin yüksek konsantrasyonlu olmasını ve reaksiyon hızlarının artmasını sağlayan damlacık buharlaşması sayesinde meydana gelmiştir. Bu tezde geliştirilen yüzeyler ve nanoparçacıklar; kolay üretimleri, hassas tespit cevapları ve kullanışlılıkları sayesinde düşük hacimli örneklerde biyolojik ve kimyasal analizler için büyük potansiyele sahiptir.
Özet (Çeviri)
This thesis describes development of nanoparticle-based liquid sensors and coatings for droplet-based bioassays. Liquid sensors were produced from mesostructured (2-50 nm) hybrid silica nanoparticles. Detection of trace trinitrotoluene (TNT) and dopamine in aqueous phase was shown based on fluorescence of nanoparticles. Silica nanoparticles were synthesized using a facile one-pot sol-gel method. Pyrene molecules were hybridized with hydrophobic parts of cetyltrimethylammonium micelles followed by silica growth around micelles. Nanoparticles showed good dispersibility and colloidal stability in water. Pyrene exhibited bright and highly stable emission. Pyrene emission exhibited a rapid, sensitive and visual fluorescence quenching against TNT and dopamine. For droplet-based assays, robust superhydrophilic patterned superhydrophobic coatings were developed. Biomolecular adsorption and droplet mixing were shown on coatings which were prepared using sol-gel method followed by ultraviolet/ozone (UV/O) treatment. Droplet-based biomolecular detection platforms were developed using superhydrophilic patterned superhydrophobic surfaces. Benefitting from confinement and evaporation-induced shrinkage of droplets on wetted patterns, sensitive glucose and DNA detection was demonstrated. Glucose was detected based on enhancement of polydopamine (PDA) emission by hydrogen peroxide produced in glucose oxidation reaction. Detection in evaporating droplets resulted with bright fluorescence and high sensitivity for analyte molecules. This was due to droplet evaporation which concentrated molecules and increased reaction rates. Surfaces and nanoparticles developed in this thesis hold great potential for biological and chemical analysis with low sample volumes owing to their simple production, sensitive detection responses and versatility.
Benzer Tezler
- Manyetik bifonksiyonel nano kompozitlerin sentezlenmesi, karakterizasyonu ve uygulamaları
Synthesis, characterization and applications of magnetic bifunctional nano composites
BARIŞ HULİSİ KARAKUŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ESRA ALVEROĞLU DURUCU
- Moleküler imprint sol-jel polimer kaplı kuantum noktaların sentezi ve optik sensör uygulaması
Synthesis of quantum dots coated with molecularly imprinted sol-gel polymer for application of optical sensor
TANER ARSLAN
- Nanostructured materials for biological imaging and chemical sensing
Biyolojik görüntüleme ve kimyasal sensör uygulamaları için nanoyapılı malzemelerin geliştirilmesi
ADEM YİLDİRİM
Doktora
İngilizce
2014
Kimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET BAYINDIR
- Nanomaterials in macromolecular synthesis
Makromoleküler yapıların sentezinde nanomalzemelerin kullanımı
AZRA KOCAARSLAN AHMETALİ
Doktora
İngilizce
2021
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF YAĞCI
- Iron based magnetic nanoparticles: Synthesis using different production methods, encapsulation with silica/graphene, characterization and performance tests
Demir esaslı manyetik nanopartiküller: Farklı metotlar kullanarak sentezlenmesi, silika/grafen ile enkapsülasyonu, karakterizasyonu ve performans testleri
SIDDIKA MERTDİNÇ ÜLKÜSEVEN
Doktora
İngilizce
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA LUTFİ ÖVEÇOĞLU
DOÇ. DR. DUYGU AĞAOĞULLARI