Grafen tabanlı DNA nanobiyosensör tasarımı
Graphene based DNA nanobiosensor designing
- Tez No: 920686
- Danışmanlar: PROF. DR. SABRİYE PERÇİN ÖZKORUCUKLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Genetik, Biotechnology, Genetics
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Moleküler Biyoteknoloji ve Genetik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 101
Özet
Nanoteknoloji, benzersiz özelliklere sahip malzemeler ve cihazlar yaratmak için genellikle 1 ila 100 nanometre arasında olan nanoölçekteki maddeleri manipüle etmeyi içermektedir. Nanoteknolojinin en umut verici uygulamalarından biri, belirli biyolojik analitleri tespit etmek için biyolojik tanıma ajanlarını nanomalzemelerle birleştiren analitik cihazlar olan nanobiyosensörlerin geliştirilmesidir. Nanobiyosensörler, genellikle tek molekül seviyesinde, hedef moleküllerin son derece düşük konsantrasyonlarını tespit etmek için tasarlanmıştır. Bu yüksek hassasiyet, analitlerle daha etkili etkileşime izin veren nanomalzemelerin büyük yüzey alanı-hacim oranına atfedilir. Altın ve grafen bazlı DNA biyosensörleri, bu malzemelerin benzersiz özelliklerini gelişmiş hassasiyet ve özgüllük için kullanarak moleküler tanılamada önemli bir ilerlemeyi temsil eder. Altın nanopartiküller (AuNP'ler), yüksek yüzey alanı-hacim oranları, mükemmel biyouyumluluk ve işlevselleştirme kolaylığı sunarak DNA problarının etkili bir şekilde hareketsizleştirilmesini sağlar. Olağanüstü elektriksel, termal ve mekanik özellikleriyle grafen, sinyal iletimi ve amplifikasyonu için sağlam bir platform sağlar. Altın nanopartikülleri grafenle entegre etmek, her iki malzemenin üstün iletkenliğini ve işlevsel çok yönlülüğünü birleştirerek tespit performansını artırır. Bu hibrit biyosensörler, karmaşık biyolojik örneklerde bile düşük konsantrasyonlarda hedef DNA dizilerini tespit etmede dikkate değer yetenekler göstermektedir. Bu tez çalışması grafen oksit (GO) ve AuNP'lerin kombinasyonunun DNA sensörlerinin elektrokimyasal performansını önemli ölçüde iyileştirdiğini göstermiştir.Grafen oksit (GO) modifiye edilmiş Hummers yöntemi kullanılarak sentezlenmiştir. Karakterizasyonu FT-IR, Raman spektroskopisi, XRD ve SEM analizleri yapılarak gerçekleştirilmiştir. Daha sonra, altın elektrotlar litografi teknikleri kullanılarak üretilmiştir ve FT-IR analizi yapılarak karakterize edilmiştir. Bir sonraki aşamada biyosensör, GO'nun altın elektrotlarla entegre edilmesiyle oluşturulmuştur. Son olarak, ölçümler prob hibridizasyonu yoluyla gerçekleştirilmiştir ve grafen bazlı DNA nanobiyosensör tasarımı başarıyla tasarlanmıştır.
Özet (Çeviri)
Nanotechnology involves manipulating matter at the nanoscale, typically between 1 to 100 nanometers, to create materials and devices with unique properties. One of the most promising applications of nanotechnology is in the development of nanobiosensors, which are analytical devices that combine biological recognition elements with nanomaterials to detect specific biological analytes. Nanobiosensors are designed to detect extremely low concentrations of target molecules, often at the single-molecule level. This high sensitivity is attributed to the large surface area-to-volume ratio of nanomaterials, which allows for more effective interaction with analytes. Gold and graphene-based DNA biosensors represent a significant advancement in molecular diagnostics, leveraging the unique properties of these materials for enhanced sensitivity and specificity. Gold nanoparticles (AuNPs) offer high surface area-to-volume ratios, excellent biocompatibility, and ease of functionalization, enabling efficient immobilization of DNA probes. Graphene, with its exceptional electrical, thermal, and mechanical properties, provides a robust platform for signal transduction and amplification. Integrating gold nanoparticles with graphene enhances the detection performance by combining the superior conductivity and functional versatility of both materials. These hybrid biosensors demonstrate remarkable capabilities in detecting target DNA sequences at low concentrations, even in complex biological samples. This thesis studies demonstrated that the combination of graphene oxide (GO) and AuNPs significantly improves the electrochemical performance of DNA sensors. The high surface area of GO facilitates the immobilization of DNA probes, while AuNPs enhance electron transfer rates, resulting in amplified electrochemical signals. Graphene oxide (GO) was synthesized using the modified Hummers method. Characterization was carried out using FT-IR, Raman spectroscopy, XRD, and SEM analyses. Subsequently, gold electrodes were fabricated through lithography techniques and characterized using FT-IR analysis. The biosensor was then constructed by integrating the GO with the gold electrodes. Finally, measurements were conducted through primer hybridization, successfully completing the design of the graphene-based DNA nanobiosensor.
Benzer Tezler
- Grafen oksit tabanlı, yüzeyde güçlendirilmiş raman saçılması (SERS) cevaplı HIV-1 nanobiyosensörünün hazırlanması, karakterizasyonu ve uygulaması
Preparation and characterization of graphane oxide based HIV-1 nanobiosensor and surface enhanced raman scattering (SERS) application
İHSAN AŞIK
- Yumurtalık (over) kanserinin teşhisine yönelik miRNA tabanlı elektrokimyasal nanobiyosensör geliştirilmesi
Development of miRNA based electrochemical nanobiosensors for the diagnosis of ovarian cancer
EZGİ KIVRAK
Doktora
Türkçe
2024
BiyoteknolojiEge ÜniversitesiBiyomedikal Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. PINAR KARA
- Fabrication and characterization of solution-gated graphene field-effect transistors and graphene hall sensors for developing microfluidic molecular communication receivers
Mikroakışkan moleküler haberleşme alıcılarının geliştirilmesi için çözüm kapılı grafen alan etkili transistörlerin ve grafen hall sensörlerinin üretimi ve karakterizasyonu
MARYAM KAHVAZI ZADEH
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
BiyomühendislikKoç ÜniversitesiBiyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT KUŞCU
- Frequency-domain modeling and optimization of graphene FET-based molecular communication receivers
Grafen FET tabanlı moleküler haberleşme alıcılarının frekans-bölgesi modellemesi ve optimizasyonu
ALİ ABDALİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MURAT KUŞCU
- Azot katkılı grafenin kolon kanser hücreleri üzerindeki sitotoksik etkilerinin incelenmesi
Investigation of the cytoxic effects of nitrogen-doupted graphen on colon cancer cells
ZELİHA YÜCEL