Development of whole synthetic enzyme-liquid crystal platforms for next generation sensor applications
Yeni nesil sensör uygulamalarına yönelik tam sentetik enzim-sıvı kristal platformlarının geliştirilmesi
- Tez No: 973307
- Danışmanlar: DOÇ. DR. EMRE BÜKÜŞOĞLU, DOÇ. DR. SALİH ÖZÇUBUKÇU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Sıvı kristal (LC)–sulu yumuşak arayüzey sensörleri, reaksiyonlarının takibi de dahil olmak üzere çok çeşitli analitlerin takibi için potansiyel gösterir. Bu sensörler, enzimatik aktivitelerin incelenmesinde umut verici sonuçlar vermiş olmasına rağmen, kullanımları büyük ölçüde doğal enzimlerle sınırlı kalmıştır. Bu tezde, enzim taklitleriyle olan etkileşimler aracılığıyla moleküler türlerin tespitine yönelik tamamen sentetik bir yaklaşım sunuyoruz. Yüksek stabiliteye sahip fulleren-bazlı sentetik enzim taklitlerini kullanarak, LC–sulu arayüzeylerin yapısal ve tepki özelliklerini karakterize ettik ve nematik 4-pentil-4′-siyanobifenil (5CB) damlacıklarıyla temas eden çözeltilerde p-nitrofenil asetatın (pNPA) katalitik hidrolizini izledik. Bu yaklaşıma dayanarak, LC-sulu arayüzlerin enzim taklitlerinin kimyasına bağlı tepki özelliklerini keşfetmek için bu enzim taklitlerine kimyasal modifikasyonlar uyguladık. Hidroliz sırasında 5CB damlacıklarının zamansal konfigürasyon değişikliklerini izlemek için polarize ışık mikroskobu kullandık; arayüzey gerilimi ölçümleri ve UV-Vis spektrofotometrisi ise adsorpsiyon karakteristikleri, arayüzey yapılanması ve reaksiyon kinetikleri hakkında bilgi sağladı. Bulgularımız iki farklı arayüzey yapılanmasını ortaya koydu: enzim taklitlerinin immobilize olduğu arayüzeyler ve sıvı kristallerin reaksiyon kinetiği üzerinde hiçbir etkisi olmadığı, enzim taklitlerinin dinamik adsorpsiyon-desorpsiyon dengesiyle karakterize edilen arayüzeyler. LC damlacıklarının anlık yanıtlarının, yığın fazda gerçekleşen enzim taklidi–substrat etkileşimlerinden kaynaklandığını ve geri dönüş sürelerinin yığın fazın kompozisyonu tarafından belirlendiğini gösterdik. Enzim taklitlerinin özelleştirilmiş modifikasyonları, LC damlacıklarının enzimatik pNPA hidrolizine tepkisini güçlü bir şekilde etkiledi. Genel olarak, fulleren-bazlı enzim taklitlerinin tasarım esnekliği, arayüzey özelliklerinin hassas bir şekilde ayarlanmasını sağlayarak LC sensör hassasiyetini artırmakta ve biyokimyasal algılama, çevresel izleme ve teşhis uygulamalarını desteklemektedir. Bu bulgular, çeşitli substratlar ve enzim–substrat etkileşimlerine uyarlanabilen LC tabanlı sensör sistemlerine dair yeni bir perspektif sunuyor.
Özet (Çeviri)
Liquid crystal (LC)–aqueous soft interface sensors have shown potential for a wide range of analytes, including the tracking of their reactions. While these sensors have shown promise in studying enzymatic activity, their utilization has been dominated by natural enzymes. In this thesis, we introduce a whole-synthetic approach for detecting molecular species through their interactions with enzyme mimics. We employed highly stable fullerene-based synthetic enzyme mimics and performed structural and response characterizations of the LC–aqueous interfaces to track the catalytic hydrolysis of p-nitrophenyl acetate (pNPA) in solutions in contact with nematic 4-pentyl-4′-cyanobiphenyl (5CB) droplets. Building upon this approach, we introduce chemical modifications to these enzyme mimics to explore chemistry- dependent response characteristics of LC–aqueous interfaces. We employed polarized light microscopy to monitor temporal configuration changes of 5CB droplets during hydrolysis, while interfacial tension measurements and UV–Vis spectrophotometry provided insights into adsorption characteristics, interfacial structuration, and reaction kinetics. Our findings reveal two distinct interfacial structuring: enzyme-mimic–immobilized interfaces and interfaces characterized by a dynamic adsorption–desorption equilibrium of enzyme mimics, with no influence of LCs on the reaction kinetics. We showed that LC droplets exhibit an instantaneous response originating from bulk enzyme mimic–substrate interactions, with recovery times governed by the bulk phase composition. The tailored modifications of enzyme mimics strongly affect the LC droplet responsiveness to enzymatic pNPA hydrolysis. Overall, the design flexibility of these fullerene-based enzyme mimics enables precise tuning of interfacial properties, enhancing LC sensor sensitivity and supporting their application in biochemical sensing, environmental monitoring, and diagnostics. These findings offer new insights into LC-based sensing systems adaptable to diverse substrates and enzyme–substrate interactions.
Benzer Tezler
- Tetralon ve kinazolin içeren yeni konjuge sistemli maddelerin dizaynı, sentezi ve yenilikçi uygulamaları
Design, synthesis, and innovative applications of new conjugated system compounds containing tetralone and quinazoline
ÖZCAN GÜLEÇ
- Sentez sıcaklığı ve çapraz bağlayıcı konsantrasyonunun ipek fibroin kriyojelerinin özelliklerine etkisi
Effects of preparation temperature and cross-linker concentration on the properties of silk fibroin cryogels
ZEYNEP ÖZTOPRAK
- Seryum oksit esaslı hibrit materyalin peroksidaz aktivitesinin belirlenmesi
Determination of peroxidase activity of cerium oxide based hybrid material
NAIBA JABIYEVA
- Bioprospection of antagonistic yeasts for biocontrolling postharvest pathogenic fungi and physicochemical characterization of a yeast exopolysaccharide
Patojenik küflerin hasat sonrasi biyolojik kontrolünde antagonistik mayalarin biyoprospeksiyonu ve bir maya ekzopolisakkaritinin fizikokimyasal karakterizasyonu
SEBAHAT ÖZTEKİN
Doktora
İngilizce
2023
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HATİCE FUNDA KARBANCIOĞLU GÜLER
- Testosteron bileşiğinin aspergıllus glaucus küfü ile blyotramsformasyonu
Biotransformation of testosterone by aspergillus glaucus
ALI ABDULHUSSEIN ALI ALI
