Biomaterial-integrated metasurfaces for biomarker detection
Biyobelirteç tespiti için biyomateryal entegre edilmiş meta yüzeyler
- Tez No: 754617
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH İNCİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoloji, Biyoteknoloji, Mühendislik Bilimleri, Biology, Biotechnology, Engineering Sciences
- Anahtar Kelimeler: Biyobelirteçler, Biyosensörler, Böbrek hastalıkları, Eksozomlar, Biomarkers, Biosensors, Kidney diseases, Exosomes
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Günümüzde sağlık sistemi, daha fazla bireye ulaşmayı, hastanelerdeki iş yükünü en aza indirmeyi ve sağlık harcamalarını azaltmayı hedefleyen; merkezi bakımdan kendi kendini izleme stratejilerine önemli bir geçişin ortasındadır. Bu bağlamda, biyosensör platformları, mevcut müdahalelere alternatif veya tamamlayıcı olarak hastalık teşhisinde temel bir rol oynamaktadır. Fakat, mevcut biyosensör sistemlerinin hasta-başı uygulamalaraentegre edilmesi, çoğunlukla devasa cihazlar, uzun test prosedürleri ve yüksek maliyetli platformlar ihtiyacı nedeniyle engellenmektedir. Bu tezde, biyomalzemeleri metayüzeylerle bütünleştiren yeni bir biyosensör stratejisi geliştirmeyi hedefliyoruz. Bu amaca ulaşmak için, optik diskler, plastik kalıp olarak kullanılarak kendilerinde bulunan nano-ızgara yüzeylerini elde etmek için geri dönüştürüldü. Buna göre, (i) plastik kalıpların titanyum (Ti), gümüş (Ag) ve altın (Au) ile kaplanmasıyla ve (ii) sadece bu kalıpların Ag ile kaplanmasıyla iki farklı yüzey oluşturuldu. Biyopolimerik katman oluşturmak için daha sonra yüzeye Poli-L-Lizin (PLL) entegre edildi. Algılama özelliklerini geliştirmek için biyomateryal (PLL)-entegre edilen metayüzeyler altın nanoparçacıklarlar (AuNP) dekore edildi ve ayrıca bu yüzeylerde kloroaurik asit ve hidroksilamin hidroklorürün kimyasal indirgeme reaksiyonuyla nanoadalar (NI) oluşturuldu. Sensörlerin analitik performansı değerlendirmek için %1-%70 gliserol çözeltileri ile çevre duyarlılığı analiz edildi. Ek olarak, eksozomlar, böbreklerden böbrek boşluğuna dinamik olarak salındıkları; hastalık koşulları hakkında kritik bilgiler taşıdıkları ve böbrek hastalıklarının erken teşhisi için kullanılabilecek çok önemli bir etkiye sahip oldukları için bu çalışmada model biyobelirteçler olarak kullanıldı. Yukarıda bahsedilen teşhis dizaynı ile anti-CD81 antikorları veya anti-CD63 antikorları ile dekore edilmiş geniş algılama alanı üzerinde çok küçük eksozom konsantrasyonları tespit edildi. Özetle, bu platformun maliyet ve karmaşık fabrikasyonla ilgili karşı konulmaz zorlukları çözeceğini ve akabinde bu alanda kullanılabilecek uygun fiyatlı ve kullanımı-kolay bir teşhis platformu sunacağını umuyoruz.
Özet (Çeviri)
Today, healthcare system is in the midst of a crucial transition from centralized care to self-monitoring approaches, aiming to reach more individuals; to reduce the workload in hospitals; and to minimize healthcare costs. In this regard, biosensor platforms play a mainstay role in disease diagnostics as an alternative or complementary to current interventions. However, integrating existing biosensing systems into the point-of-care (POC) settings is mostly hampered by the need for bulky instrumentation, lengthy assay procedures, and high-cost platforms. In this thesis, we aim to develop a new biosensing strategy that integrates biomaterials with metasurfaces for this manner. To achieve this aim, optical disks were recycled to obtain their inherent nanograting surfaces as the plastic substrates. Accordingly, two different types of metasurfaces were fabricated (i) by coating the plastic substrates with titanium (Ti), silver (Ag) and gold (Au), and (ii) the latter one was coated with Ag only. Poly-L-Lysine (PLL) was then integrated onto these surfaces to construct a biopolymeric adlayer. To enhance sensing characteristics, biomaterial (PLL)-integrated metasurfaces were decorated with gold nanoparticles (AuNPs), and also, nanoislands (NI) were formed on these surfaces through a chemical reduction reaction of chloroauric acid and hydroxylamine hydrochloride. To benchmark analytical performance of sensors, bulk sensitivity analysis was performed with 1%-70% glycerol solutions. In addition, exosomes were employed as model biomarkers in this study since they are released from kidneys to renal space dynamically, and they carry critical information on disease conditions, holding pivotal impact to be employed for early diagnosis of kidney diseases. With the aforementioned sensing scheme, minute concentrations of exosomes were detected over a wide-sensing area decorated with either anti-CD81 antibodies or anti-CD63 antibodies. In sum, we anticipate that this platform would resolve overwhelming challenges in cost- and complex fabrication-related challenges, and consequently, it would offer an affordable and facile-to-use diagnostic platform for this realm.
Benzer Tezler
- Kuvvetli atıkların yukarı akışlı havasız filtrelerde arıtım kinetiği
Kinetics of strong waste treatment by anqerobic upflow filters
M.ATALAY TİMUR
- Akışkan yataklı reaktörde biyolojik denitrifikasyon sürecinin incelenmesi
Başlık çevirisi yok
M.GÜRKAN DUMLU
- İzmir ili yakın çevresinde deniz kıyısından uzak dinlenme evleri
Başlık çevirisi yok
ÖNER DEMİREL
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Peyzaj MimarlığıEge ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İLÇİN ASLANBOĞA
- Poliüretan biyomateryallerin yüzey özelliklerinin plazma ve polimerizasyonu ile modifiye edilmesi ve kan-biyomateryal etkileşmesinin uyarı-cevap tekniği ile izlenmesi ve moment tekniği ile analizi
Başlık çevirisi yok
MEHMET MUTLU
Doktora
Türkçe
1988
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. ERHAN PİŞKİN
- İki Euphorbia türünün yenilenebilir enerji kaynağı olarak incelenmesi
Başlık çevirisi yok
SERPİL BEŞLER
Yüksek Lisans
Türkçe
1988
Kimya MühendisliğiAnadolu ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERSAN PÜTÜN