Vücut sıvılarında kemik yapım-yıkım biyobelirteç tayinine yönelik biyosensör geliştirilmesi
Development of a biosensor for the determination of bone construction and resorption biomarkers in body fluids
- Tez No: 989701
- Danışmanlar: PROF. DR. AYLİN SEPİCİ DİNÇEL, DR. ÖĞR. ÜYESİ ERDAL ERGÜNOL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Biyokimya, Biotechnology, Biochemistry
- Anahtar Kelimeler: Biyosensörler, Biosensors
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Tıbbi Biyokimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kemik dokusu, sürekli bir oluşum ve yıkım döngüsü sergileyen dinamik bir yapıya sahiptir. Bu döngüdeki dengenin sürdürülmesi, metabolik kemik hastalıkları ve ilişkili patolojilerin patofizyolojisinin aydınlatılması açısından kritik öneme sahiptir. Kemik metabolizmasının biyokimyasal göstergeleri olarak, Prokollajen Tip I N-Terminal Propeptit (PINP) ve β-C-Terminal Telopeptit (β-CTX) gibi temel biyobelirteçler bu süreçlerin izlenmesinde merkezi rol oynamaktadır. Mevcut analitik yöntemlerin (örn. ELISA, ECLIA) yüksek maliyetler ve uzun işlem süreleri ile sınırlı olması, bu biyobelirteçlerin hızlı, yüksek hassasiyetli ve uygun maliyetli ölçümü için biyosensör teknolojilerinin geliştirilmesi gerekliliğini ortaya koymaktadır. Bu çalışma, kemik oluşumu ve yıkımını eş zamanlı izlemeye yönelik bir elektrokimyasal biyosensörün tasarımı ve optimizasyonuna odaklanmıştır. Geliştirilen sensörün analitik performansını değerlendirmek amacıyla, PINP ve β-CTX düzeylerinin ölçümünden elde edilen değerler, mevcut üç farklı analitik yöntemle karşılaştırılmış ve yapay serum, tükürük ve idrar örnekleri üzerindeki avantajları değerlendirilmiştir. Sensör sistemi, altın elektrot yüzeyinin 3-merkaptopropiyonik asit (MPA) ile modifikasyonu ve ardından PINP ve β-CTX'e özgül antikorların immobilizasyonu ile oluşturulmuştur. Elektrot yüzey modifikasyonunun etkinliği ve biyobelirteç tanıma kapasitesi, Elektrokimyasal Empedans Spektroskopisi (EIS) ve Döngüsel Voltametri (CV) teknikleri kullanılarak detaylıca karakterize edilmiştir. Sensörün analitik performansı, Fe(CN)₆⁴⁻/Fe(CN)₆³⁻ redoks çifti kullanılarak değerlendirilmiş ve biyobelirteçlerin düşük konsantrasyonlarda dahi yüksek hassasiyetle tespit edilebildiği kanıtlanmıştır. Bulgularımız, geliştirilen biyosensörün yüksek hassasiyet, seçicilik ve mükemmel tekrarlanabilirlik sergilediğini göstermektedir. Yapay biyolojik örneklerde üç farklı yöntemle gerçekleştirilen ölçümlerin karşılaştırmalı analizi sonucunda, biyosensörün tespit doğruluğu ve veri geçerliliği açısından geleneksel ECLIA ve ELISA tekniklerine eşdeğer olduğu belirlenmiştir. Dolayısıyla, geliştirilen biyosensör; düşük maliyeti, yüksek hassasiyeti ve hızlı sonuç verme potansiyeli ile bu geleneksel yöntemlere alternatif bir analitik platform olarak önerilmektedir. Ayrıca, invaziv olmayan tükürük ve idrar örneklerinin kullanımıyla ilgili bulgularımız, bu örnek matrislerinin serum örneklerine etkili bir alternatif olabileceğini desteklemektedir. Sonuç olarak, tasarlanan elektrokimyasal biyosensör, kemikle ilgili metabolik hastalıkların erken teşhisi ve izlenmesi için yenilikçi bir biyomühendislik çözümü sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Bone tissue has a dynamic structure, and maintaining a balance between the processes of formation and resorption is crucial for understanding the pathophysiology of metabolic bone diseases and related pathologies.. Important biomarkers, such as procollagen type I N-terminal propeptide (PINP) and β-C-terminal telopeptide (β-CTX), serve as biochemical key indicators for monitoring these processes. Current biochemical analytical methods are limited by high costs and long processing times, which highlights the importance of developing biosensors for quick, sensitive, and cost-effective measurement of these biomarkers. This study focused on designing and optimizing an electrochemical biosensor for monitoring bone formation and resorption. We aimed to compare the values obtained from measuring PINP and β-CTX levels using three different analytical methods and to assess the advantages of these methods when applied to simulated serum, saliva, and urine samples. To achieve this, we modified the gold electrode surface with 3-mercaptopropionic acid to immobilize specific antibodies for PINP and β-CTX. The effectiveness of the electrode surface modification and its ability to recognize biomarkers were characterized using electrochemical impedance spectroscopy and cyclic voltammetry techniques. The sensor's performance was evaluated using the Fe(CN)₆⁴⁻/Fe(CN)₆³⁻ redox couple, revealing that the biomarkers could be detected sensitively at low concentrations.Our findings indicated that the developed biosensor exhibits high sensitivity, selectivity, and reproducibility. After measuring artificial serum, saliva, and urine samples using three different methods, we analyzed the relationships between them. Given the biosensor's low cost, high sensitivity, selectivity, and rapid results, we propose it as an alternative analytical method to traditional ECLIA and ELISA techniques, with comparable detection accuracy and data validity. We also suggest that noninvasive saliva and urine samples can effectively serve as alternatives to serum samples. In conclusion, the biosensor represents an innovative bioengineering solution for the early monitoring of bone related metabolic diseases.
Benzer Tezler
- Controlled delivery of chalcone via biopolyester nanohybrid
Biyopoliester nanohibrit ile kalkonun kontrollü salımı
YASEMİN KAPTAN
Doktora
İngilizce
2022
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- DİJİTAL PANORAMİK RADYOGRAFİ VE KONİK IŞINLI BİLGİSAYARLI TOMOGRAFİ GÖRÜNTÜLERİNDE RADYOMORFOMETRİK ANALİZLERİN YAPILARAK ELDE EDİLEN SONUÇLARIN OSTEOPOROZ RİSKİ AÇISINDAN KARŞILAŞTIRMALI OLARAK DEĞERLENDİRİLMESİ
By using the digital panaromic radiograph and cone beam computed tomography (cCCT) images in terms of osteoporosis risk analysis by radiomorphometric indices of comparative evaluation of obtained results by two technique
HİLAL PEKER ÖZTÜRK
Diş Hekimliği Uzmanlık
Türkçe
2015
Diş HekimliğiGataAğız, Diş ve Çene Radyolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUNCER ÖZEN
- Development of mirna biomarkers for the differentiation between gingivitis and periodontitis: A pilot study
Gingivitis ve periodontitis ayrımı için mirna biyobelirteçlerinin geliştirilmesi: Pilot çalışma
DHAFIR LATIEF FAYADH FAYADH
Doktora
İngilizce
2023
BiyokimyaSüleyman Demirel ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA CALAPOĞLU
- Toz metalurjisi ile üretilmiş ve mekanik alaşımlandırılmış Mg-Zn alaşımının biyobozunurluk özelliğinin incelenmesi
Investigation of biodegradability of mechanical alloyed Mg-Zn powders produced by powder metallurgy
KERİMAN MELİS HALICI
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiEge ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RASİM İPEK
PROF. DR. SERAP TEKSÖZ
- HLA-DQA1 lokusunun polimeraz zincir tepkimesine (PCR) dayanan 2 farklı teknik ile tiplenmesinin adli bilimler açısından değerlendirilmesi
Başlık çevirisi yok
EMEL HÜLYA ŞİŞMAN YÜKSELOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
Adli Tıpİstanbul ÜniversitesiFen Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. ERSİ ABACI KALFOĞLU