Geri Dön

Kardiyovasküler hastalıklarla ilişkilendirilen bazı inflamasyon biyobelirteçlerinin tespiti için elektrokimyasal esaslı biyosensör geliştirilmesi

Development of electrochemical biosensors for detection of some inflammatory biomarkers related to cardiovascular diseases

PDF İndir

  1. Tez No: 957474
  2. Yazar: GÖZDE FATMA SARICAN
  3. Danışmanlar: PROF. HÜLYA YAĞAR
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyokimya, Biochemistry
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Trakya Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 254

Özet

Kardiyovasküler hastalıklar (KVH'lar) dünya çapında mortalite ve morbiditenin başlıca nedenidir. Bu nedenle erken teşhisi hayati önem taşımaktadır ve erken tespit edildiğinde büyük oranda iyileşme sağlanabilmektedir. Artan bulgular inflamasyonun aterosklerotik kalp yetmezliği, miyokard infarktüsü, perikardiyal hastalıklar gibi birçok KVH'ın gelişiminde önemli bir rol oynadığını ortaya koymaktadır. KVH'larda inflamasyonun tespitinde en yaygın kabul gören strateji, dolaşımdaki inflamasyon biyobelirteçlerinin ölçülmesini içermektedir. Büyüme Farklılaşma Faktörü-15 (GDF-15) ve Galektin-3 (Gal-3), KVH'ların erken tanı ve takibinde klinik değeri giderek artan, inflamasyonla ilişkili yeni biyobelirteçlerindendir. Bu tez çalışmasında GDF-15 ve Gal-3 tespiti için iki adet elektrokimyasal esaslı immünobiyosensör geliştirildi. Çalışma elektrodu olarak GDF-15 biysensörü için katı altın elektrot (KAE), Gal-3 biyosensörü için ise tek kullanımlık indiyum-kalay oksit kaplı polietilen teraftalat (ITO/PET) tabakalar kullanıldı. Biyosensörlerin tasarımında benzer ve az adımlı bir modifikasyon stratejisi izlendi. Bu amaçla her iki biyosensörde çalışma elektrotlarının yüzeyleri farklı yöntemlerle hidroksillendi; KAE yüzeyinde 6-merkaptohekzanol molekülleri ile kendiliğinden oluşan tek tabakalar (self assembled monolayers, SAM'ler), ITO/PET elektrotların yüzeyinde ise kimyasal hidroksilleme ile aktif hidroksil grupları oluşturuldu. Hidroksillenen elektrot yüzeyleri üzerinde aynı silanlama ajanı ile, trimetoksi[2-(7-okzabisiklo[4.1.0]hept-3-il)etil]silan (TMOHES), fakat farklı sıcaklıklarda epoksi silan SAMs oluşumu sağlandı. Ardından GDF-15 ve Gal-3 biyobelirteçlerine özgü antikorları sırasıyla modifiye edilmiş KAE ve ITO/PET elektrot yüzeylerine kovalent immobilizasyon ile bağlanarak analize hazır hale getirildi. Geliştirilen biyosensörlerin analitik performansının değerlendirilmesinde, tasarım, optimizasyon ve karakterizasyon çalışmalarının takibinde elektrokimyasal impedans spektroskopisi, döngüsel voltametri teknikleri kullanıldı. Yüzey karakterizasyon çalşmaları taramalı elektron mikroskopu (SEM), Enerji dağılımlı X ışını spekstroskopisi (EDX) ve Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) analizleri ile desteklenerek yüzey modifikasyon başarıları doğrulandı. Optimizasyon çalışmaları sonucunda belirlenen ideal koşullarda, GDF-15 biyosensörünün 125 pg/mL-1500 pg/mL tayin aralığında R2=0.998, LOD=83.8 pg/mL ve LOQ= 254.2 pg/mL değerleri ile; Gal-3 biyosensörünün ise 2.5 ng/mL-40 ng/mL tayin aralığında R2=0.996, LOD=0.73 ng/mLve LOQ=2.43 ng/mL değerleri ile yüksek doğrusallık ve düşük tespit limiti gösterdiği belirlendi. Her iki sensörün de tekrarlanabilirlik (n=10) ve tekrar üretilebilirlik çalışmaları yapıldı ve farklı proteinlerin girişim etkileri belirlendi. Ticari insan serumunda GDF-15 ve Gal-3 analizleri yapılarak matris bileşenlerinin etkisi ve klinikte gerçek serum örneklerine uygulanma potansiyeli değerlendirildi. Gal-3 biyosensörü için, rejenerasyon, analit tayininin farklı bir araştırmacı tarafından gerçekleştirilmesi, depolama süresi tespiti çalışmaları gerçekleştirildi GDF-15 biyosensörünün sabit frekansta impedans (SFI) ölçümü yapıldı ve döngüsel voltametriden yararlanılarak yüzey alanı hesaplandı. Elde edilen bulgular basit ancak etkili bir yüzey modifikasyon stratejisiyle geliştirilen bu iki etiketsiz impidimetrik immünosensörün düşük örnek hacminde, yüksek tekrarlanabilirlik, tekrar üretilebilirlik, duyarlılık ve seçicilik avantajlarıyla, GDF-15 ve Gal-3'ün hassas ve hızlı tespiti için uygun olduğunu ortaya koymaktadır. Özellikle Gal-3 biyosensörü, maliyet açısından etkin tek kullanımlık ve rejenerasyon yeteneğiyle tekrar kullanıma uygun olarak öne çıkmaktadır. Sonuç olarak, geliştirilen biyosensörler, KVH araştırmalarında ve klinik uygulamalarda, inflamasyon odaklı biyobelirteç değerlendirmesi ile hastalık risk sınıflandırması ve yönetimine katkı sunabilir.

Özet (Çeviri)

Cardiovascular diseases (CVDs) are the leading cause of mortality and morbidity worldwide. Early detection of CVDs is of vital importance, as timely diagnosis can significantly improve clinical outcomes. A growing body of evidence indicates that inflammation plays a significant role in the pathogenesis of many CVDs, including atherosclerosis, hearth failure, myocardial infarction, and pericardial diseases. The most widely accepted strategy for detecting inflammation in CVDs involves measuring circulating biomarkers of inflammation. Growth Differentiation Factor-15 (GDF-15) and Galectin-3 (Gal-3) are new inflammation-related biomarkers that are increasingly valuable in the early diagnosis and follow-up of CVDs. In this thesis, two electrochemical immunobiosensors were developed for the detection of GDF-15 and Gal-3. A solid gold electrode (SGE) was used as the working electrode for the GDF-15 biosensor, while disposable indium-tin oxide-coated polyethylene terephthalate (ITO/PET) sheets were utilised for the Gal-3 biosensor. In the design of biosensors, a similar and step-efficient surface modification strategy was employed. For this purpose, surfaces of the working electrodes in both biosensors were hydroxylated using different methods; self-assembled monolayers (SAMs) were formed on the SGE surface with 6-mercaptohexanol molecules, while active hydroxyl groups were formed on the surface of ITO/PET electrodes by chemical hydroxylation. Epoxy silane SAMs were formed on the hydroxylated electrode surfaces using the same silanization agent, trimethoxy[2-(7-oxabicyclo[4.1.0]hept-3-yl)ethyl]silane (TMOHES), but at different temperatures. Then, antibodies specific to GDF-15 and Gal-3 biomarkers were immobilized onto the modified KAE and ITO/PET electrode surfaces, respectively. Electrochemical impedance spectroscopy and cyclic voltammetry techniques were used to evaluate the analytical performance of the developed biosensors, and to monitor the design, optimization and characterization studies. The surface modifications were verified by scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR). Under optimised conditions, the GDF-15 biosensor exhibited a linear range of 125–1500 pg mL⁻¹ (R² = 0.998) with a LOD of 83.8 pg mL⁻¹ and a LOQ of 254.2 pg mL⁻¹. The Gal-3 biosensor showed a linear range of 2.5–40 ng mL⁻¹ (R² = 0.996) a LOD of 0.73 ng mL⁻¹ and a LOQ.of 2.43ng pg mL⁻¹, demonstrating high linearity and low detection limits. Repeatability (n=10) and reproducibility studies were conducted for both of the sensors and interference effects of various proteins were evaluated. Gal-3 and GDF-15 analyses were performed in commercial human serum to assess matrix effects and the potential applicability of the sensors to real clinical samples. For the Gal-3 biosensor regeneration, inter-user reproducibility and storage stabilityanalyses were carried out. Single-frequency impedance (SFI) measurements were performed for the GDF-15 biosensor, and the electro-active surface area of the sensor was calculated using CV. The findings demonstrate that these two label‑free impedimetric immunosensors, developed through a simple yet effective surface modification strategy, are suitable for the sensitive and rapid detection of GDF‑15 and Gal‑3 with the advantages such as low sample volume requirement, high repeatability, reproducibility, sensitivity, and selectivity. The Gal‑3 biosensor, in particular, stands out as a cost‑effective, disposable platform with reusability potential due to its regeneration capability. Consequently, the developed biosensors hold promise for contributing to inflammation‑focused biomarker assessment and to the risk stratification and management of CVD in research and clinical practice.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    617933

    Renal transplantasyon sonrası renal fonksiyonları stabil giden hastalarda üremik toksinler ve inflamasyon ilişkisi

    The relationship between uremic toxins and inflammation in patients with stable renal function after renal transplantation

    ZELİHA RUMANLI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    BiyokimyaGazi Üniversitesi

    Biyokimya (Ecz) Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AYSUN HACIŞEVKİ

  2. Tez No

    902594

    Piridazinon-üre türevi yeni bileşiklerin sentezi ve biyolojik aktiviteleri üzerine çalışmalar

    Studies on synthesis and biological activity of novel pyridazinon-urea derivatives

    AROOJ BAKHT

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Eczacılık ve FarmakolojiGazi Üniversitesi

    Farmasötik Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ERDEN BANOĞLU

  3. Tez No

    663150

    Investigation of the relationship between chlamydia pneumoniae and atherosclerosis by 16S rRNA sequencing method

    Chlamydia pneumoniae ve ateroskleroz arasındaki ilişkinin 16S rRNA sequncing yöntemi ile araştırılması

    HASAN ALAA WAHHAB ALANTAKE

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    MikrobiyolojiÇukurova Üniversitesi

    Tıbbi Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FATİH KÖKSAL

  4. Tez No

    709914

    Hipotiroidi tanısı alan hastalarda ötiroidizmsağlanması ile serum osteopontin düzeyleri vekardiyovasküler risk parametreleri arasındakiilişkinin irdelenmesi

    The impact of achieving euthyroidism on plasma osteopontin levels and cardiovascular risk parameters among newly diagnosed hypothyroid patients

    GÜLHAN CAVLAK

    Tıpta Yan Dal Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Endokrinoloji ve Metabolizma HastalıklarıBaşkent Üniversitesi

    Endokrinoloji ve Metabolizma Hastalıkları Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MELEK EDA ERTÖRER

  5. Tez No

    230174

    Asemptomatik hipervolemisi bulunan diyaliz hastalarında subklinik kardiyovasküler anormalliklerin göstergesi olarak yeni kardiyovasküler hastalık belirleyicilerinin yararlılığı ve önemi

    The utılıty and importance of new cardiovascular disease determıners as an ındıcator of subclıcal cardıovascular abnormalıtıes in dialysıs patıents wıth symptomatıc hypervolemıa

    ŞERİF ÇÖLOĞLU

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2009

    NefrolojiGaziantep Üniversitesi

    İç Hastalıkları Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CELALETTİN USALAN

Geri Dön