Patojen mikroorganizma tespiti için nanolif bazlı biyosensörlerin geliştirilmesi
Development of nanofiber-based biosensors for detection of pathogenic microorganism
- Tez No: 899895
- Danışmanlar: PROF. DR. AYLİN ALTAN METE
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Gıda Mühendisliği, Food Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Mersin Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Geleneksel tespit yöntemleri genellikle karmaşık laboratuvar olanakları gerektirmekte ve yaklaşık yedi güne kadar çıkabilen uzun analiz sürelerine ihtiyaç duymaktadır. Gıda güvenliğini sağlamak için son derece hassas, hızlı ve doğru şekilde patojen tespiti yapabilen yeni teknolojilere olan ihtiyaç her geçen gün artmaktadır. Geliştirilen biyosensörler patojenlerin hızlı ve hassas bir şekilde tespitini sağlayarak geleneksel yöntemlere iyi bir alternatif olarak ortaya çıkmaktadır. Nanolif ve nanopartiküller gibi nanomalzemelerin elektrot yüzeylerine dâhil edilmesi sonucunda yüzey alanının artmasıyla son derece hassas biyosensörler geliştirilebilmektedir. Elektroeğirme yöntemi, elektrot arayüzleri olarak kullanılmak üzere yüksek yüzey alanına sahip nanoliflerin üretimi için iyi bir seçenektir. Zeolitik imidazolat kafes yapıları, kontrol edilebilir gözenek boyutu ve geniş yüzey alanları nedeniyle biyosensörlerin işlevselleştirilmesinde tercih edilmektedir. Listeria monocytogenes, gıda kaynaklı hastalıklarla ilişkilendirilen bir patojen olarak ortaya çıkmakta ve önemli bir tehdit oluşturmaktadır. Bu çalışmada, iki farklı yöntem kullanılarak Listeria monocytogenes tespiti için ZIF-67 nanopartikülleri ve aptamer içeren PLA nanoliflerine dayalı impedimetrik biyosensör geliştirilmiştir. Kalem grafit elektrot üzerindeki ZIF-67 yüklü PLA nanolif arayüzünün yüzey özellikleri Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi, taramalı elektron mikroskobu ve elektrokimyasal karakterizasyon kullanılarak incelenmiştir. Deneysel sonuçlar Listeria monocytogenes'in 101 ile 105 kob mL-1 arasında değişen doğrusal bir aralıkta hassas bir şekilde tespit edilebileceğini göstermektedir. Geliştirilen biyosensör, Listeria monocytogenes'i 1,21 kob mL-1 ve 4,62 kob mL-1 gibi düşük tespit limitlerinde tespit edebilmiş ve 12,8 dakika içinde tespiti tamamlayarak hızlı bir tepki süresi sergilemiştir. Staphylococcus aureus kültürü varlığında biyosensörün gösterdiği düşük direnç değerleri, başka bir mikroorganizma varlığında aptamer ile bağlanmanın gerçekleşmediğini kanıtlamaktadır. Elektroeğirme yöntemi ile elde edilen elektrotların süt örneğinde patojeni geri kazanım değeri %95,41±1,36, elektroeğirme ve elektropüskürtme yöntemi ile elde edilen elektrotların ise %92,88±1,71 olarak belirlenmiştir. Patojen mikroorganizmaların tespiti için düşük tespit limitli, tekrarlanabilir, yeniden üretilebilir, hassas, seçici ve hızlı tepki veren bir biyosensörün geliştirildiği belirlenmiştir. Sonuçlara göre, kalem grafit elektrot üzerindeki ZIF-67 yüklü PLA nanolif arayüzü, Listeria monocytogenes gibi önemli gıda kaynaklı patojenlerin tespiti için etkili bir arayüz olarak kullanılabileceği düşünülmektedir.
Özet (Çeviri)
Traditional detection methods often require sophisticated laboratory facilities and are time consuming, making them less practical. Highly sensitive, rapid and accurate pathogen detection technologies are needed to ensure food safety. Biosensors can provide rapid and sensitive detection of pathogens, and highly sensitive biosensors can be developed by incorporating nanomaterials such as nanofibers and nanoparticles into their electrode surface to increase the surface area. Electrospinning is a good option for producing high surface area nanofibers for use as electrode interfaces. Zeolitic imidazolate frameworks are preferred for the fabrication of biosensors due to their controllable pore size and high specific surface area. Listeria monocytogenes is emerging as a foodborne pathogen and poses a significant threat. In this study, we developed an impedimetric biosensor based on PLA nanofibers containing ZIF-67 nanoparticles and an aptamer for the detection of Listeria monocytogenes by two different methods. The surface properties of ZIF-67-loaded PLA nanofibers on pencil graphite electrode were investigated by Fourier transform infrared spectroscopy, scanning electron microscope and electrochemical characterisation. Experimental results showed that Listeria monocytogenes could be sensitively detected with low detection limits ranging from 101 to 105 cfu mL-1. The biosensor could detect Listeria monocytogenes at a detection limit of 1.21 cfu mL-1 and 4.62 cfu mL-1, respectively, and exhibited a rapid response time, with detection completed within 12.8 minutes. The pathogen recovery value of the electrodes obtained by the first method in the milk sample was determined to be 95.41±1.36% and that of the electrodes obtained by the second method was determined to be 92.88±1.71%. It was observed that a biosensor with low detection limit, repeatable, reproducible, sensitive and rapid response was developed for the detection of pathogenic microorganisms. According to the result, the ZIF-67 loaded PLA nanofibre interface on pencil graphite electrode can be used as an effective interface for the detection of important foodborne pathogens.
Benzer Tezler
- Elektrodöndürme yöntemiyle elde edilen zein tabanlı biyoaktif madde yüklü nanomateryallerin karakterizasyonu ve tavuk köftenin bazı kalite parametreleri üzerine etkisi
Characterization of zein-based bioactive substance-loaded nanomaterials obtained by electrospinning method and its effect on some quality parameters of chicken meatballs
NAZAN KUTLU
- Patojen mikroorganizmalarda biyosürfektan üretiminin, bazı biyosürfektan maddeler ile propolisin antimikrobiyal ve antibiyofilm aktivitelerinin araştırılması
Investigation of biosurfactant production in pathogenic microorganisms and the antimicrobial and antibiofilm activities of some biosurfactants and propolis
BÜŞRA NUR TÜRKOĞLU
- Koruyucu tıbbi ekipman uygulamaları için antimikrobiyal ve moleküler algılayıcı nitelikte nanoyapılı yüzeylerin geliştirilmesi
Development of nanostructured surfaces with antimicrobial properties and molecular sensing capabilities for protective medical equipment applications
FURKAN ŞAHİN
- Sığır karkaslarından izole edilen gıda kaynaklı patojen bakterilerin, fizyolojik ve biyokimyasal özelliklerinde mevsimsel değişimlerin etkisi
The effect of seasonal changes on the physiological and biochemical properties of foodborne pathogenic bacteria isolated from beef carcass-es
SİNEM GÜREN
