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: Biyoteknoloji, Tıbbi Biyoloji, Biyomühendislik, Biotechnology, Medical Biology, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: COVID 19, Korona virüs enfeksiyonları, Nanobiyoteknoloji, SARS virüsü, COVID 19, Coronavirus enfections, Nanobiotechnology, SARS virus
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yeditepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
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
- Next-generation biosensor systems for environmental water quality monitoring
Çevresel su kalitesi izleme için yeni nesil biyoensör sistemleri
NİMET YILDIRIM TİRGİL
Doktora
İngilizce
2015
BiyomühendislikNortheastern UnıversıtyBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. APRİL Z. GU
- İyon seçici sol-jel film sentezi ve optik sensör olarak kullanmı
Ion selective sol-gel film synthesis and usage as optical sensor
MERVE UMUTLU
- Mapping and monitoring wetland environment by analysis different satellite images and field spectroscopy
Sulakalan çevresinin farklı uydu görüntüleri ve arazi spektroskopisi ile izlenmesi ve haritalanması
FİLİZ BEKTAŞ BALÇIK
Doktora
İngilizce
2010
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiJeodezi ve Fotogrametri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. ÇİĞDEM GÖKSEL
- NaI (TI) dedektörleri için toplam verim ve tüm enerji pik duyarlığının Monte Carlo metodu ile elde edilmesi
Başlık çevirisi yok
N. REMZİYE ERGÜL
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
Fizik ve Fizik MühendisliğiUludağ ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CİHAN ÖZMUTLU
- Çorum toprak sanayii malzeme sahası olarak Sazköy killerinin etüdü
The Investigation of the Sazköy clays as meterial deposit for Çorum brick and the industry
METİN ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
İnşaat MühendisliğiGazi ÜniversitesiYapı Eğitimi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. RECEP KILIÇ