Development of fluorescent whole-cell bacterialbioreporters for detection of inorganic arsenic andcadmium
İnorganik arsenik ve kadmiyum tayini için floresan tamhücre bakteriyel biyoraportörlerin geliştirilmesi
- Tez No: 577910
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN AVNİ ÖKTEM, PROF. DR. AYŞE MERAL YÜCEL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyoteknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 214
Özet
Çevresel ağır metal kirliliği dünyanın birçok yerinde ciddi ekolojik sorun oluşturmaktadır. Ağır metal seviyelerinin hızlı ve sıkça izlenmesi hem birikmelerine engel olmak hem de ayrıştırılmaları için derhal önlem almak açısından önemlidir. Standart laboratuvar tekniklerine alternatif olarak, ağır metal saptamak için çeşitli biyosensör sistemleri önerilmektedir. Bakteriyel biyosensörler, ağır metallerin sahada saptanması için oldukça büyük potansiyele sahiptirler. Bu çalışmada, inorganik arsenik ve kadmiyum için iki farklı tam hücre Escherichia coli biyoraportör suşları geliştirilmiştir. Ağır metal varlığında artan raportör genin ifadesi floresan sinyali olarak algılanıp, bu sinyal örnekteki metal kirliliği seviyesinin bir ölçüsü olarak gösterilebilmektedir. Klonlama çalışmalarını takiben, arsenik ve kadmiyum bakteriyel biyoraportör suşlarının farklı besiyerlerinde ve indüksiyon planlarında, metal özgünlükleri ve tayin limitleri karakterize edilmiştir. Sıvı deneylerde arsenik biyoraportörü, arsenit ve arsenatı 10 μg/L seviyesinde indüksiyondan 2 saat, kadmiyum biyoraportörü ise 2 μg/L kadmiyum derişimini indüksiyondan 1,5 saat sonra belirleyebilmektedir. Ayrıca arsenik biyoraportörü kirli yeraltı suyundaki biyoerişilebilir arsenik seviyesini tahmin edebilmektedir. Taşınabilir cihaza entegre edebilmek için arsenik biyoraportörünün agar ve aljinat biyopolimerlerinde immobilizasyonu çalışılmıştır. Polimer konsantrasyonu ve hücre yoğunluğu parametreleri değerlendirilmiştir. İmmobilize hücreler, farklı besiyerlerindeki metal özgünlükleri ve tayin limitleri açısından karakterize edilmiştir. Agar ve aljinat immobilize biyoraportör sistemleri arsenit ve arsenatı, 25 μg/L ve 150 μg/L derişimlerinde sırasıyla 5 ve 2 saatte belirleyebilmektedir. Çalışma sonuçları göstermektedir ki bakteriyel arsenik ve kadmiyum biyoraportör suşları çevresel olarak güvenli derişimlerdeki bu iki yaygın ağır metali saptamakta kullanılabilirler.
Özet (Çeviri)
Environmental heavy metal contamination in many regions of the world is a serious problem of ecological health. Fast and constant monitoring of their levels is significant for both preventing their accumulation and taking an immediate action for removal. As an alternative approach to standard laboratory techniques, various biosensor systems for detection of heavy metals have been proposed. Bacterial biosensors hold great promise for in-field detection of heavy metals. In this study, two different whole cell Escherichia coli bioreporter strains were developed for detection of inorganic arsenic and cadmium. In their presence, reporter gene expression increases which is detected as fluorescent signal later interpreted as a measure of available metal level in sample. Following cloning studies, arsenic and cadmium bacterial bioreporter strains were characterized for their metal specificity and detection limits by using different media and induction plans. In liquid assays, arsenic bioreporter could detect arsenite and arsenate at 10 μg/L after 2 hours, and cadmium bioreporter could detect cadmium of 2 μg/L after 1.5 hours of induction. Additionally, the arsenic bioreporter could estimate the bioavailable arsenic level in contaminated groundwater sample. To be integrated into a portable device, immobilization of arsenic bacterial bioreporter was investigated using agar and alginate biopolymers. Entrapment parameters of polymer concentration and cell density were evaluated. Immobilized cells were characterized for their metal specificity and detection limits by using different media. Agar and alginate immobilized bioreporter systems could detect arsenite and arsenate of 25 μg/L and 150 μg/L within 5 hours and 2 hours, respectively. The results demonstrated that these bacterial arsenic and cadmium bioreporter strains are applicable in determining the environmentally safe concentrations of these two most abundant heavy metals.
Benzer Tezler
- A synthetic biology approach for nanomaterials design, synthesis and functionalization
Nanomalzemelerin tasarımı, bireşimi ve işlevlendirilmesine bir bireşimsel biyoloji yaklaşımı
TOLGA TARKAN ÖLMEZ
Doktora
İngilizce
2017
Biyoteknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. URARTU ÖZGÜR ŞAFAK ŞEKER
- Antibiyotik tayinine yönelik biyosensör geliştirilmesi
Development of biosensor for the detection of antibiotic
NAZİFE NUR KARAÇAĞLAR
Doktora
Türkçe
2017
Gıda MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ TOPCU
- Multiplexed cell-based diagnostic devices for the detection of kidney disease pathological markers
Böbrek hastalıklarının takibinde kullanılabilir çok katmanlı tüm hücre sensörleri ile oluşturulmuş biyoteşhis cihazları
SILA KÖSE
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Biyomühendislikİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. URARTU ÖZGÜR ŞAFAK ŞEKER
- In-vitro models for studying neurodegenerative diseases based on SH-SY5Y cell line
SH-SY5Y hücrelerine dayalı nörodejeneratif hastalıkları incelemek için için vitro modeller
MORTEZA ABBASZADEH
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
BiyomühendislikBoğaziçi ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NAİME HALE SAYBASİLİ
- İnvaziv meme kanserinde tüm slayt floresan in situ hibridizasyon görüntülerinde HER2 gen amplifikasyonun otomatik tespiti
Automated detection of HER2 gene amplification in whole slide fluorescent in situ hybridization images in invasive breast cancer
ÇİSEM YAZICI
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolYıldız Teknik ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEM BÜLENT ÜSTÜNDAĞ