Detection of viral particles by using probe-gated silica nanoparticles
Prob-girişli silika nanopartiküller kullanarak viral parçacıkların tespiti
- Tez No: 772480
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BİLGE GÜVENÇ TUNA, PROF. DR. VELİ CENGİZ ÖZALP
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Tıbbi Biyoloji, Bioengineering, Biotechnology, Medical Biology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 110
Özet
Bakım noktasında viral enfeksiyonların erken teşhisi, bulaşıcı hastalıkların kontrolünde kritik bir araç olarak kabul edilir. Ters transkripsiyon-polimeraz zincir reaksiyonu (RT-PCR), insan sağlığı için son derece önemli olan virüs tespiti için yaygın olarak kullanılan bir tespit metodolojisidir. Ancak RT-PCR birçok aşaması olan uzun bir prosedürdür. Gerekli vasıflı personel ve karmaşık enstrümantasyon, büyük ölçekli izleme çabalarında da zorluklar ortaya çıkarmaktadır. Bu nedenle bu tez çalışmasının amacı, doğrudan SARS-CoV-2 hastalarının burun ve boğazından alınan örneklerle çalışan hızlı bir tespit yöntemi geliştirmektir. Bu tezde geliştirilen yeni yöntem, konjuge tamamlayıcı tek zincirli bir oligonükleotid ile SARS-CoV-2 RNA numuneleri arasındaki hibridizasyon sırasında mezogözenekli MCM-41 tipi silika nanopartiküllerden (MSNP'ler) salınan floresana dayanmaktadır. Bu amaçla ilk olarak mezogözenekli MSNP'ler mikro yapıyı belirlemek için TEM, gözenek boyutunu ve yüzey alanını belirlemek için BET ve parçacık boyutunu belirlemek için DLS ile karakterize edilmiştir. Daha sonra MSNP'ler, floresein ile yüklendi ve nanoparçacıkların yüzeyinde hareketsiz hale getirilmiş spesifik gen dizileri probları ile kapatıldı. SARS-CoV-2 genomundan üç hedef bölge (NSP12, NSP9 ve Egene) seçildi ve sentetik oligonükleotitlerle test edildi. Test prototipi farklı pH ve sıcaklık koşullarında optimize edilmiştir. Son olarak, doğrulama için insan sürüntü örnekleri kullanıldı. Sonuç olarak, NSP9 geni ve E geni oligonükleotit MSNP'ler konjugatlarına kıyasla en iyi saptama verimini elde etmek için SARS-CoV-2'nin NSP12 gen tabanlı tespiti kullanıldı. Optimum hedef tespit süresi 15 dakika olarak belirlenmiştir. Bazik pH, prob kapılı MSNP'lerin yapısına zarar verdi. Hasta numuneleri kullanılarak yapılan deneylerde saptama sınırı, %84 doğrulukla 1,4 nispi floresan ünitesi (RFU)'dur. Sonuç olarak, bu tezde, doğrudan hasta sürüntü örneklerinden SARS-CoV-2'yi 15 dakikada tespit etmek için nükleik asit kapılı silika nanopartiküllere dayalı jenerik bir yöntem geliştirilmiştir. Bu nanoparçacık tabanlı yöntem, SARS-CoV-2 varyantları veya RNA virüsleri de dahil olmak üzere her türlü farklı virüs genomu için geliştirilebilir, çünkü daha hızlıdır, hassas tespit için umut vericidir, kullanımı kolaydır ve mevcut yöntemlerden daha ucuzdur.
Özet (Çeviri)
Early diagnosis of viral infections at point-of-care location is considered as a critical tool in the infection control. Reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) has been a commonly employed detection methodology for virus detection, which is utmost importance for human health. But RT-PCR is a long process that has many steps. Large-scale monitoring projects are also hard because they need complicated equipment and people with a lot of experience. Therefore, the aim of this thesis study is to develop a rapid detection method working directly with samples taken from the nose and throat of SARS-CoV-2 patients. The novel method developed in this thesis based on fluorescein releasing from mesoporous MCM-41 type of silica nanoparticles (MSNPs) during hybridization between a conjugated complementary single strand oligonucleotide and SARS-CoV-2 RNA samples. For this purpose, firstly, mesoporous MSNPs were characterized by TEM to determine microstructure, BET to determine pore size and surface area and DLS to detect particle size. Then, MSNPs were loaded by fluorescein and capped by specific gene sequences probes immobilized on the surface of the nanoparticles. Three target (NSP12, NSP9 and Egene) regions selected from SARS-CoV-2 genome and tested with synthetic oligonucleotides. The test prototype was optimized in different pH and temperature conditions. Last, the human swap samples were used for verification. As a result, NSP12 gene-based detection of the SARS-CoV-2 was used to garner the best detection yield compared to NSP9 gene and E gene oligonucleotide MSNPs conjugates. The optimum target detection time was determined as 15 minutes. The basic pH damaged the structure of probe-gated MSNPs. The limit of detection with experiments using patient samples was 1.4, Relative Fluorescence Units with 84% accuracy. As a conclusion, in this thesis, a generic method based on nucleic acid-gated silica nanoparticles to detect SARS-CoV-2 in 15 minutes directly from patient swap samples was developed. This nanoparticle-based method could be improved for SARS-CoV-2 variants or any kind of different virus genome, including RNA viruses as it is faster, promising for sensitive detection, easy to operate, and less expensive than current methods.
Benzer Tezler
- İyon seçici sol-jel film sentezi ve optik sensör olarak kullanmı
Ion selective sol-gel film synthesis and usage as optical sensor
MERVE UMUTLU
- Optimization of a microarray-based biosensor for detection of viral pathogens
Başlık çevirisi yok
ELİF SEYMOUR
- Preparation and characterization of magnetic nanoparticles with anchored antibodies for biomarker separation from body fluids
Vücut sıvılarından biyogösterge ayrımı için antikor bağlı magnetik nanopartikül üretimi ve karakterizasyonu
ELVAN DEMİRBAĞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜL ÖZCAN TAŞPINAR
PROF. DR. PETR KACER
- A highly selective and reusable colorimetric and turn-on fluorescent chemosensor based on rhodamine tethered aldehyde functional microspheres for the detection of Cu2+ and Hg2+ ions
Cu2+ ve Hg2+ 'nın deteksiyonu için yüksek seçicilik gösteren rodamin tutturulmuş aldehit fonksiyonlu mikroküre esaslı kolorimetrik ve floresans 'turn on' tekrar kullanılabilir kemosensörlerin hazırlanması
PINAR ÖZMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BÜNYAMİN KARAGÖZ
- HPV-ilişkili servikal kanserin tedavisine yönelik ilaç yüklü nanopartikül formülasyonlarının printing teknolojisi ile hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of drug loaded nanoparticle formulations for the treatment of HPV-related cervical cancer by printing technology
CEM VARAN
Doktora
Türkçe
2017
Eczacılık ve FarmakolojiHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EREM BİLENSOY