Mikotoksin tayini için aptamer temelli biyosensörlerin geliştirilmesi
Development of aptamer-based biosensors for mycotoxin determination
- Tez No: 964690
- Danışmanlar: PROF. DR. MUSTAFA OĞUZHAN ÇAĞLAYAN, DOÇ. DR. SAMET ŞAHİN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 91
Özet
Bu tez çalışmasında, gıda güvenliğinde ciddi risk oluşturan mikotoksinlerden patulin (PAT)'in güvenilir, hızlı ve seçici tayini amacıyla aptamer temelli elektrokimyasal biyosensörlerin geliştirilmesi hedeflenmiştir. Mikotoksinler, özellikle meyve ve meyve ürünlerinde sıklıkla rastlanan, insan ve hayvan sağlığını tehdit eden toksik bileşiklerdir. PAT'ın, başta elma ve elma suyu olmak üzere çeşitli gıda maddelerinde sınır değerin üzerinde bulunması, yeni ve etkili analiz yöntemlerinin geliştirilmesini zorunlu kılmıştır. Bu bağlamda, aptamerler gibi sentetik biyo-tanıma elemanlarının kullanıldığı biyosensörler hem özgüllük hem de hassasiyet bakımından geleneksel analiz yöntemlerine önemli avantajlar sunmaktadır. Çalışma kapsamında, biri yapısal anahtarlama mekanizmasına sahip ve metilen mavisi ile işaretli aptamer kullanılan kare dalga voltametrisi (SWV) temelli, diğeri ise tiyol ile fonksiyonelleştirilmiş aptamerin kullanıldığı impedimetrik (EIS) temelli olmak üzere iki farklı sensör platformu tasarlanmış ve optimize edilmiştir. Elektrot yüzeyleri, altın kaplama ve uygun kimyasal modifikasyonlarla fonksiyonelleştirilerek aptamerlerin yüksek verimle immobilizasyonu sağlanmıştır. Optimal immobilizasyon parametreleri, Yanıt Yüzey Metodolojisi (RSM) ile istatistiksel olarak belirlenmiştir. Her iki sensörün analitik performansı, tampon çözeltilerde ve elma suyu gibi gerçek gıda örneklerinde kapsamlı olarak değerlendirilmiştir. SWV tabanlı yapısal anahtarlama sensöründe, 0,5–5 ng/mL doğrusal aralıkta çalışılmış, kalibrasyon doğrusu i=0,783x+1,649 (R²=0,99) olarak bulunmuştur. Bu platformda LOD (Tespit Sınırı) 0,33 ng/mL, LOQ (Kantitatif Sınır) ise 1,0 ng/mL olarak hesaplanmıştır. Duyarlılık 0,783 kΩ/(ng/mL) olarak belirlenmiştir. Elde edilen bu değerler, mevcut literatürde rapor edilen birçok aptasensörden daha üstün veya karşılaştırılabilir düzeydedir. İmpedimetrik sensörde ise 0,5–10 ng/mL doğrusal aralıkta çalışılmış, LOD 0,45 ng/mL, LOQ ise 1,35 ng/mL olarak tespit edilmiştir. Ayrıca bu sensörde elde edilen kalibrasyon doğrusu yüksek lineerlik göstermiştir (R²>0,98). Seçicilik testlerinde hem SWV hem de EIS tabanlı platformlarda PAT ile yapısal olarak benzer mikotoksinler olan zearalenon (ZEA) ve okratoksin A (OTA-A)' nın varlığında sensör çıkışlarında belirli oranlarda artış gözlenmiştir. EIS platformunda ZEA için %26,7 ± 11,7, OTA için %16,1 ± 6,9 oranında pozitif sinyal kayması saptanırken, SWV tabanlı platformda bu girişim oranları daha düşük bulunmuştur. Bu sonuçlar, özellikle aptamer dizilimi ve uç modifikasyonunun, mikotoksinler arası çapraz etkileşim üzerinde önemli etkisi olduğunu göstermektedir. Geliştirilen sensörlerin elma suyu gibi gerçek örneklerde uygulanabilirliği de test edilmiş ve yüksek geri kazanım (%91–104) ile düşük bağıl standart sapma (RSD
Özet (Çeviri)
In this thesis, the development of aptamer-based electrochemical biosensors for the rapid, reliable, and selective detection of patulin (PAT), a mycotoxin that poses a significant risk to food safety, was investigated. Mycotoxins, especially those found in fruit and fruit-based products, threaten both human and animal health. The frequent detection of PAT above regulatory limits in apple juice and similar foods highlights the need for novel and effective analytical tools. In this context, biosensors utilizing synthetic biorecognition elements such as aptamers offer clear advantages in specificity and sensitivity over conventional analytical techniques. The study presents two distinct biosensor platforms: a structural-switching, methylene blue-labeled aptamer-based sensor using square wave voltammetry (SWV), and an impedimetric sensor based on thiol-modified aptamers (EIS). Gold-coated electrode surfaces were functionalized and optimized for aptamer immobilization, with experimental parameters statistically designed via response surface methodology (RSM). Analytical performance of both sensors was rigorously evaluated in buffer and real samples such as apple juice. The SWV-based structural-switching sensor exhibited a linear range of 0.5–5 ng/mL with a calibration equation of i=0.783x+1.649 (R²=0.99). The limit of detection (LOD) was calculated as 0.33 ng/mL and the limit of quantification (LOQ) as 1.0 ng/mL, with a sensitivity of 0.783 kΩ/(ng/mL). These results are comparable to, or exceed, many previously reported aptasensors. For the impedimetric sensor, a linear range of 0.5–10 ng/mL was achieved, with an LOD of 0.45 ng/mL and an LOQ of 1.35 ng/mL, maintaining a high degree of linearity (R²>0.98). Selectivity tests revealed cross-reactivity with structurally similar mycotoxins, notably zearalenone (ZEA) and ochratoxin A (OTA-A). On the EIS platform, positive signal shifts of 26.7% ± 11.7 for ZEA and 16.1% ± 6.9 for OTA were observed, while SWV-based sensors displayed lower cross-reactivity. These findings underscore the impact of aptamer sequence and terminal modification on the degree of interference among different mycotoxins. Application in real samples resulted in high recoveries (91–104%) and low relative standard deviations (RSD
Benzer Tezler
- Tungsten oxide modified electrodes and their electrocatalytic applications
Tungsten oksit modifiye elektrotlar ve elektrokatalitik uygulamaları
İREM ÇAKAR DAVASLIOĞLU
Doktora
İngilizce
2021
KimyaEge ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA NİL ERTAŞ
PROF. DR. SÜLEYMAN KOÇAK
- DNA hidrojel tabanlı aptasensör platformu ile kloramfenikol ve aflatoksin M1 tespiti
DNA hydrogel based aptasensor platform for the detection of chloramphenicol and aflatoxin M1
GÜLNUR CAMIZCI ARAN
Doktora
Türkçe
2023
BiyolojiKaramanoğlu Mehmetbey ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEREN BAYRAÇ
- Okratoksin a tayini için nanolif kaplı kütle hassas immünosensör hazırlanması
Preparation of nanofiber coated mass sensitive immunosensor for ochratoxin a detection
ÖZGE DİNCEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELMA MUTLU
- Bazı organik tarım ürünlerinde aflatoksin, okratoksin a ve fumonisin varlığının araştırılması
Investigation of occurence of aflatoxin, ochratoxin a and fumonisin in some organic agricultural products
S. BETÜL KAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Gıda MühendisliğiCelal Bayar ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HALİL TOSUN
- Okratoksin A tayini için monolitik afinite kolonlarının hazırlanması ve iki-boyutlu HPLC sisteminde çevrimiçi analizlerin incelenmesi
Preparation of monolithic affinity columns for ochratoxin A determination and investigation of online analyses in the two-dimensional HPLC systems
CANAN ARMUTCU ÇORMAN