Evaluation of performance of arsenic bioreporter immobilized electrospun membranes for arsenic detection in water
Sudaki arsenik tespiti için arsenik biyoraportör immobilizeli elektrospun membranların performansının değerlendirilmesi
- Tez No: 774224
- Danışmanlar: PROF. DR. HÜSEYİN AVNİ ÖKTEM, PROF. DR. AYŞEN TEZCANER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Bioengineering, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 174
Özet
Gittikçe büyüyen ve insan sağlığının yanısıra diğer tüm canlıların da sağlığını tehdit eden ağır metal kirliliği yaşam boyu ciddi sonuçlara yol açabilir. Çevre kirliliğine yol açan bu ağır metallerin tespit edilmesi ve izlenmesi oldukça önem arz etmektedir. Geleneksel laboratuvar tekniklerine ek olarak, ağır metalleri tespit etmek amacıyla bakteriyel biyosensörlerin kullanımı odak haline gelmiştir. Ayrıca bu bakteriyel biyosensörlerin immobilizasyonunun serbest haldekilere nazaran daha stabil olması ve korunabilmesi gibi birçok açıdan daha avantajlı olduğu bilinmektedir. Bu tez çalışmasında, arsenik varlığında içerdiği raportör genin ifadesi artan ve bunu da floresan sinyali olarak kaydedebildiğimiz arsenik biyoraportörlerinin, ağırlıkça %12.5 selüloz asetat (CA) ve ağırlıkça %10 polikaprolakton (PCL) electrospun liflerine immobilizasyonu gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen elektrospun liflerin karakterizasyon testleri taramalı electron mikroskopi (SEM), fourier dönüşümlü kızıl ötesi (FTIR) spektroskopi ve temas açısı ölçer aracılığıyla yapılmıştır. Geliştirilen lif destek membranların boncuksuz ve homojen görüntüde lifler (Çapları, CA için: 2.15 μm ±0.55; PCL için: 0.61 μm ±0.20) olduğu ayrıca her ikisinin de hidrofobik özellikte (CA için 143.6°±13.5, PCL için 106°±0.3) olduğu görülmüştür. İmmobilizasyon çalışmalarının parametreleri değiştirilerek optimizasyonu sağlanmaya çalışılmıştır. Bunun için arsenik varlığında yaydıkları floresan sinyali ile immobilize edilen hücrelerin konsantrasyonları ve büyüme fazları arasındaki ilişkiyi tespit etmek amacıyla farklı koşullarda denemeler yapılmıştır. Ayrıca AlamarBlue yöntemi ile yapılan canlılık deneyine göre CA lifine immobilize edilen biyoraportörlerin canlılıkları % 55.4 iken PCL lifine immobilize edilenlerin % 91 olduğu bulunmuştur. Daha sonra çalışmalara PCL lifi üzerinden devam edilmiş ve büyüme ortamının ve farklı immobilizasyon sürelerinin floresan sinyali üzerine etkisi incelenerek PCL üzerine immobilize edilmiş biyoraportör sistemin özellikleri belirlenmeye çalışılmıştır. Optimizasyon çalışmalarını takiben, PCL üzerine immobilize edilmiş biyoraportör sistemin özelliklerini belirleyebilmek için de hassasiyeti, seçiciliği, arsenik metaline karşı verdiği yanıt süresi ve saklama koşulları değiştirilerek saklama ömrü tayini yapılmıştır. Çalışma sonuçları göstermektedir ki PCL üzerine immobilize edilmiş biyoraportör sistem çevresel olarak güvenli konsantrasyonlardaki arsenik ağır metalini tespit etmek amacıyla kullanılabilirler. Ayrıca çalışmanın literatürdeki bu alandaki eksik yanları dolduracağı ve gelecek çalışmalara ışık tutacağı düşünülmektedir.
Özet (Çeviri)
Heavy metal pollution, which is growing and threatening the health of all living things as well as human health, can lead to serious lifelong consequences. It is very important to detect and monitor these heavy metals that cause environmental pollution. In addition to traditional laboratory techniques, the use of bacterial biosensors to detect heavy metals has come into focus. In addition, it is known that the immobilization of these bacterial biosensors is more advantageous in many respects, such as being more stable and protected than the free ones. In this thesis study, arsenic bioreporters whose expression of the reporter gene increased in the presence of arsenic and which we could record as fluorescent signal, were immobilized on 12.5% cellulose acetate (CA) and 10 wt% polycaprolactone (PCL) electrospun fibers. The characterization tests of the developed electrospun fibers were carried out by means of scanning electron microscopy (SEM), fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy and contact angle meter. It was observed that the developed fiber support membranes were beadless and homogeneous fibers (Diameters: 2.15 μm ±0.55 for CA; 0.61 μm ±0.20 for PCL) and both were hydrophobic (143.6°±13.5 for CA, 106°±0.3 for PCL). The parameters of the immobilization studies were changed, and their optimization was tried to be achieved. For this, experiments were carried out in different conditions to determine the relationship between the fluorescent signal emitted in the presence of arsenic and the concentrations and growth phases of the immobilized cells. In addition, according to the viability test performed by AlamarBlue method, the viability of the bioreporters immobilized on CA fiber was 55.4%, while those immobilized-on PCL fiber were 91%. Afterwards, the studies were continued on the PCL fiber and the effects of the growth medium and different immobilization times on the fluorescent signal were examined and the properties of the bioreporter immobilized on PCL system were tried to be determined. Following the optimization studies, in order to determine the properties of the bioreporter immobilized on PCL system, the sensitivity, selectivity, response time to arsenic metal and storage life were determined by changing the storage conditions. The study results show that the bioreporter immobilized on PCL system can be used to detect arsenic heavy metal at environmentally safe concentrations. In addition, it is thought that the study will fill the deficiencies in this field in the literature and shed light on future studies.
Benzer Tezler
- Tıbbi laboratuvarlarda ağır metal / eser element testlerine ait numune alma tüplerinin karşılaştırma ölçümlerinin değerlendirilmesi
Evaluation of comparison measurements of sampling tubes for heavy metal / trace element tests in medical laboratories
VOLKAN KINACI
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Halk SağlığıYozgat Bozok Üniversitesiİş Sağlığı ve Güvenliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. VUGAR ALİ TÜRKSOY
- Bazı bor bileşiklerinin nötron zırhlamasında kullanılabilirliğinin araştırılması
The investigation of the usability of boron minerals as a neutron shielding material
AZMİ SEYHUN KIPÇAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SABRİYE PİŞKİN
- Demir ve alüminyum oksitlerle yüzey özellikleri geliştirilen zeolitler ile arsenik adsoprsiyonunun incelenmesi
An investigation of arsenic adsoorption using zeolites improved surface properties by doping iron and aluminum oxides
ESRA BİLGİN ŞİMŞEK
Doktora
Türkçe
2013
Kimya MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜLKER BEKER
- Yüzey sularından aktif karbon ve ultrafiltrasyon teknolojileri ile içilebilir su eldesi
Drinking water production from surface water using activated carbon and ultrafiltration technologies
BÜŞRA KARAMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELEK TÜTER
- Investigation of managed aquifer recharge site suitability through multi-tiered decision making approach
Yönetilen akıfer besleme sahası uygunluğunun çok kriterli karar verme yaklaşımı ile incelenmesi
RACHID MOHAMED MOUHOUMED
Doktora
İngilizce
2023
İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ÖZGER