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: 119
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
- Development of a machine learning-based system to identify disease biomarkers from human gut microbiota
İnsan bağırsak mikrobiyotasından hastalık biyobelirteçlerinin tespiti için makine öğrenmesi temelli sistem geliştirilmesi
AYŞEGÜL KOÇAK
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAbdullah Gül ÜniversitesiElektrik ve Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURCU GÜNGÖR
PROF. DR. MALİK YOUSEF
- Escherichia coli ve Salmonella enteritidis tayinine yönelik yatay akış analiz sistemi geliştirilmesi
Development of lateral flow analysis system for the determination of Escherichia coli and Salmonella enteritidis
HASAN İLHAN
Doktora
Türkçe
2019
BiyokimyaHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NECDET SAĞLAM
- Otlu peynir mikroflorasındaki laktik asit bakterilerinin izolasyonu, identifikasyonu ve bu peynir yapımında kullanılabilecek starter kültürlerin tespiti
Başlık çevirisi yok
ÖZGÜR İŞLEYİCİ
Doktora
Türkçe
1999
Gıda MühendisliğiYüzüncü Yıl ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURHAN AKYÜZ
- Isıl işlem görmüş bazı gıdalarda Escherichia coli O157:H7 ve Salmonella Typhimurium'un kantitatif tespitinde kültürel yöntem, real-time PCR ve PMA-real time PCR yöntemlerinin karşılaştırılması
Comparison of cultural method, real-time PCR and PMA-real time PCR methods for quantitative determination of Escherichia coli O157:H7 and Salmonella Typhimurium in heat treated some foods
HAKİYE ASLAN
Doktora
Türkçe
2016
Gıda MühendisliğiErciyes ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ZÜLAL KESMEN
- Effect of microwave pretreatment on fate of antimicrobials and conventional pollutants during anaerobic sludge digestion and biosolids quality for land application
Anaerobik çamur çürütme prosesinde uygulanan mikrodalga dezentegrasyon işleminin antimikrobiyallerin ve konvansiyonel kirleticilerin akıbetine ve arazi uygulaması için biyokatı kalitesine etkisi
GÖKÇE KOR BIÇAKCI
Doktora
İngilizce
2018
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİNE ÇOKGÖR