Entegre mikroakışkan çiplerde manyetik alan varlığında E. Coli'nin tespit edilmesi
Detection of E. Coli in the presence of a magnetic field in integrated microfluidic chips
- Tez No: 995306
- Danışmanlar: DOÇ. DR. FATMA DOĞAN GÜZEL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Translasyonel Tıp Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Gıda kaynaklı patojenler, insan sağlığını ciddi şekilde tehdit etmekte ve gıda zehirlenmelerine neden olmaktadır. Gıda üreticileri, patojenlerin varlığını tespit etmek amacıyla mikrobiyolojik testler, polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) ve immünolojik yöntemler gibi çeşitli teknikler kullanmaktadır. Ancak bu yöntemler genellikle uzun analiz süreleri, karmaşık örnek hazırlama adımları ve yüksek maliyet gibi sınırlamalara sahiptir. Özellikle hedef patojen konsantrasyonunun düşük olduğu veya analiz edilecek numune hacminin sınırlı olduğu durumlarda, hızlı ve hassas tespit yöntemlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada, gıda örneklerinde Escherichia coli (E. coli) tespiti amacıyla, yüzeyi geliştirilmiş Raman saçılımı (SERS) ile entegre edilmiş yenilikçi bir mikroakışkan biyosensör sistemi geliştirilmiştir. Tasarlanan sistem, spesifik antikorlarla modifiye edilmiş manyetik nanoparçacıklar (MNP'ler) ve 4-aminotiyofenol ile etiketlenmiş altın nanorodlar (AuNR'ler) kullanılarak oluşturulan bir sandviç immünoanaliz yapısına dayanmaktadır. Geliştirilen mikroakışkan çip, etkileşim, yıkama, etiketleme ve SERS ölçüm adımlarının tek bir platformda entegre edilmesine olanak sağlamaktadır. Sistem performansı, 10¹–10⁸ CFU/mL aralığında değişen E. coli derişimleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Elde edilen SERS spektrumlarında, 1330 cm⁻ ¹ civarında yer alan karakteristik Raman bandının bakteri derişimi ile birlikte düzenli olarak arttığı gözlemlenmiştir. Geliştirilen sistem için algılama limiti (LOD) 1×10² CFU/mL olarak belirlenmiş olup, doğrusal çalışma aralığı 10²–10⁸ CFU/mL arasında korunmuştur. Regresyon analizleri sonucunda korelasyon katsayısı R² = 0.99 olarak hesaplanmış ve sistemin yüksek doğrulukla çalıştığı gösterilmiştir. Elde edilen sonuçlar, geliştirilen mikroakışkan SERS tabanlı biyosensörün, gıda örneklerinde E. coli'nin hızlı, hassas ve güvenilir bir şekilde tespit edilmesi için umut verici bir platform sunduğunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
Foodborne pathogens pose a serious threat to public health and are a major cause of foodborne illnesses. Conventional detection methods, including microbiological tests, polymerase chain reaction (PCR), and immunological techniques, often suffer from long analysis times, complex sample preparation steps, and high costs. In particular, rapid and sensitive detection methods are required when the target pathogen concentration is low or when the available sample volume is limited. In this study, a novel microfluidic biosensor system integrated with surface- enhanced Raman scattering (SERS) was developed for the detection of Escherichia coli (E. coli) in food samples. The proposed system is based on a sandwich immunoassay structure formed by antibody-modified magnetic nanoparticles (MNPs) and 4-aminothiophenol-labeled gold nanorods (AuNRs). The designed microfluidic chip enables the integration of interaction, washing, labeling, and SERS measurement steps within a single platform. The analytical performance of the system was evaluated using E. coli concentrations ranging from 10¹ to 10⁸ CFU/mL. The obtained SERS spectra exhibited a characteristic Raman band at approximately 1330 cm⁻ ¹, the intensity of which increased consistently with increasing bacterial concentration. The limit of detection (LOD) of the system was determined to be 1 × 10² CFU/mL, while a linear response was maintained over the concentration range of 10²–10⁸ CFU/mL. Regression analysis yielded a correlation coefficient of R² = 0.99, demonstrating the high analytical reliability of the proposed platform. These results indicate that the developed microfluidic SERS-based biosensor provides a rapid, sensitive, and reliable approach for the detection of E. coli in food samples and represents a promising tool for food safety applications.
Benzer Tezler
- Design and fabrication of magnetically actuated cell sorter
Manyetik olarak kontrol edilebilen hücre siniflandirici tasarimi ve üretimi
MERVE GÜLLE
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET CAN ERTEN
- Capture and release of biomolecules and cancer cells via smart materials integrated microfluidic chips
Akıllı malzemeler entegre edilen mikroakışkan çiplerde biyomoleküllerin ve nadir kanser hücrelerinin yakalanması ve salınması
KUTAY SAĞDIÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Biyoteknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH İNCİ
- Single particle impedance measurements using a microfluidic chip
Mikroakışkan çiplerde tek parçacık impedans ölçüm sistemi tasarımı
GOLEZAR GILANIZADEHDIZAJ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSEYİN KIZIL
- Prostat kanseri biyobelirteçlerinin tayini için nanoplazmonik platformların hassasiyetinin arttırılması
Enhancing the sensitivity of nanoplasmonic platforms for detecting prostate cancer biomarkers
SEMİH ÇALAMAK
Doktora
Türkçe
2018
KimyaHacettepe ÜniversitesiNanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEZBAN ULUBAYRAM
- Design and simulation of a microfluidic biochip for optic detection with derivatized microbeads and the biochemistry of learning
Türevlendirilmiş mikro küreler ile optik biyosensörü ve öğrenme biyokimyası için mikroakışkan biyoçipin tasarımı ve sımülasyonu
TUĞÇE TÜYSÜZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ONUR ALPTÜRK
DOÇ. DR. YILDIZ ULUDAĞ