Piezoelectric Plate Sensor for in situ Genetic Detection of Hepatitis B Virus in Serum without DNA Isolation and Amplification
DNA İzolasyonu ve Amplifikasyonu Olmadan Serumda Hepatit B Virüsünün Yerinde Genetik Tespiti için Piezoelektrik Plaka Sensörü
- Tez No: 711088
- Danışmanlar: PROF. DR. WAN Y. SHIH
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Bioengineering, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Drexel University
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 178
Özet
Hepatit B, karaciğeri etkileyen ve insanlarda hem akut hem de kronik hastalığa neden olan hepatit B virüsünün (HBV) neden olduğu viral bir enfeksiyondur. Dünya çapında, iki milyar insana virüs bulaşmış ve yaklaşık 350 milyon insan kronik HBV enfeksiyonundan muzdarip durumdadır. Serum viral yükünü ölçen kantitatif gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu (qPCR), kronik HB'yi teşhis etmek için mevcut altın standart yöntemdir. Ancak, qPCR pahalı ekipman ve kimyasal maddeler gerektirir. Düşük maliyetli bir HB viral yük tespit aracı, tedavi için hastaları tanımlamaya ve hayat kurtarmaya yardımcı olacaktır. Kurşun magnezyum niyobat kurşun titanat (PMN-PT) piezoelektrik plaka sensörü (PEPS), Shih'in laboratuvarında geliştirilen yeni bir sensör türüdür. PEPS yüzeyindeki reseptöre hedefin bağlanması ile oluşan PEP'in rezonans frekans kayması takip edilerek, yerinde gerçek zamanlı algılama elde edilir. Hedefin bağlanmasıyla üretilen stresten kaynaklanan ve PMN-PT katmanındaki polarizasyon değişimi ile doğal olarak güçlendirilen kayma, PEPS'yi eşsiz kılan olgudur. Daha önce bir PEPS'de kullanılmış olan 3-Merkaptopropiltrimetoksisilan (MPS) kaplama, yüksek seviye duyarlılık gerektiren DNA tespiti için yeterli değildir. Ayrıca, insan serumu içerisinde yerinde HB viral sayısının doğrudan tespiti, genetik materyalin serbest bırakılmasını ve viral DNA'nın de-hibridizasyonunu gerektirir. Bu tezin amacı, ilk önce yalıtım kaplamasını iyileştirmek, sonrasında PMN-PT PEPS kullanılarak DNA izolasyonu, konsantrasyonu ve amplifikasyonu olmadan HB viral sayımının doğrudan miktarını belirlemektir. PEPS'yi pH 9'da %0,1 MPS ve %0,5 su ile 36 saat boyunca kaplayarak akımı 100 kat azaltığımızı ve bu tür bir yalıtımla bir PEPS'nin genişlik uzatma modu (WEM) rezonans frekansının durağan olduğunu gösterdik; yani fosfat tamponlu tuzlu su (PBS) solüsyonunda 24 saatten fazla sürede, 3.33 MHz'lük bir rezonans frekansında 9 Hz'den küçük bir standart sapma görüldü. Algılama rezonans kaymasının indüklediği PEPS bağlanma stresi için kaplamanın yüzeyi de pürüzsüz ve optimaldi. İlk olarak viral DNA'nın 95 santigrat derece'de bir rezervuarda denatüre edildiği bir akış sistemi ve bu işlemi takiben 55 santigrat derece'deki tespit hücresindeki PEPS tarafından tespit edilecek denature DNA'nın soğutma ortamındaki ince bir boruda hızlı soğutulması ile yapay serum içine eklenen viral DNA'nın tek bir deney ile yerinde tespiti gerçekleştirilmiştir. Böyle bir yerinde viral tespit ortamında, PEPS 30 kopya/ml analitik duyarlılık göstermiştir. Farklı hacimli 10-100 kopya/ml gibi son derece düşük konsantrasyonlarda viral DNA tespitini değerlendirdiğimizde, viral DNA'nın bir kopyasının kopya başına -Delta_f = 1,7 Hz'lik bir WEM algılama rezonans frekansı kaymasına neden olduğu çıkarımını yaptık. 95 santigrat derece'de 10 dakikada viral partiküllerin parçalandığı, DNA'nın serbest bırakıldığı ve denatüre edildiği rezarvuarda bulunan HB viral partiküller eklenmiş yapay serum numunelerine %10 sodyum dodesil sülfat (SDS) eklenerek, simüle edilmiş serumda HB virüslerinin yerinde tespiti tek bir testte sağlandı. Sonuçlar, böyle bir plan ile PEPS'nin 40 dakikada, tek bir testte, simüle edilmiş serumdaki HB viral partiküllerinin genetik imzasını, 300 kopya/ml hassasiyette, yerinde tespit edebileceğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Hepatitis B is a viral infection caused by Hepatitis B virus (HBV) that attacks the liver and can cause both acute and chronic disease in humans. Worldwide, two billion people are infected with the virus and about 350 million people suffer from chronic HBV infection. To diagnose chronic HB the current gold standard is quantitative real-time polymerase chain reaction (qPCR) quantifying serum viral load. However, qPCR needs expensive equipments and chemical agents. A low-cost HB viral load quantification tool will help identifying patients for treatment and save lives. A lead magnesium niobatelead titanate (PMN-PT) piezoelectric plate sensor (PEPS) is a new type of sensor developed in Shih's laboratory. In-situ real time detection is achieved by monitoring the PEP's resonance frequency shift which is caused by binding of the target to the receptor on the PEPS surface. What makes the PEPS unique is that the shift is caused by the stress generated by the binding of the target and is inherently amplified by the polarization switching in the PMN-PT layer. 3-Mercaptopropyltrimethoxysilane (MPS) coating has previously been used on a PEPS is not sufficient for DNA detection requiring high sensitivity. Furthermore, direct detection of HB viral count in human serum in situ requires releasing the genetic material and de-hybridization of viral DNA. The goal of this thesis is first to improve the insulation coating and second to examine direct quantification of HB viral count without DNA isolation, concentration, and amplification using PMN-PT PEPS. We have shown that by coating the PEPS with 0.1% MPS and 0.5% water at pH 9 for 36 hr reduced the current by two orders of magnitude and that with such insulation the width extension mode (WEM) resonance frequency of a PEPS was stable, i.e., with
Benzer Tezler
- Katkısız ve ZnO nanoparçacık katkılı NIPAM nanojellerininsentezlenmesi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of undoped and ZnO nanoparticles doped NIPAM nanogels
OĞUZ GÜRCÜOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ESRA ALVEROĞLU DURUCU
- Kompozit malzemeler için yapı izleme ve bakım sistemi
Structural health monitoring and maintanence system for composite materials
MAHMUT PEKEDİS
Doktora
Türkçe
2014
Makine MühendisliğiEge ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN YILDIZ
- Kristalografik dokuya sahip BiScO3–PbTiO3 esaslı yüksek sıcaklık piezoelektrik seramiklerin şablonlu tane büyümesi yöntemi ile üretilmesi ve karakterizasyonları
Fabrication and characterization of crystallographically textured BiScO3–PbTiO3 based high temperature piezoelectric ceramics prepared by templated grain growth method
SELVA ASTAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiSivas Cumhuriyet ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ERDEM AKÇA
- A numerical and experimental approach to implement active vibration control for complex structures: A demonstration on a vehicle
Nümerik ve deneysel yöntemlerle karmaşık paneller üzerinde aktif titreşim kontrolü uygulaması: Araç seviyesinde gösterimi
EGEMEN AŞKIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATMA İPEK BAŞDOĞAN