Protein tabanlı kağıt biyosensör ile hipoksantin tespitine yönelik optik sensör geliştirilmesi
Development of an optical sensor for the detection of hypoxanthine using a protein-based paper biosensor
- Tez No: 996344
- Danışmanlar: PROF. DR. TUĞBA TAŞKIN TOK, PROF. DR. VOLKAN EYÜPOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Bilim ve Teknoloji, Biyomühendislik, Biotechnology, Science and Technology, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gaziantep Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoenformatik ve Bilişimsel Biyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyoenformatik ve Bilişimsel Biyoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Biyouyumlulukları ile dikkat çeken temel biyomoleküllerden biri olan proteinler, biyosensör teknolojisinde sahip oldukları yüksek seçicilik sayesinde önemli bir yer edinmektedir. Bu çalışma, hipoksantin (HX) tayininde protein bazlı kâğıt biyosensörlerin kullanımını ve bu alandaki yenilikçi bir yaklaşım olan optik sensörlere ilişkin ayrıntıları kapsamaktadır. Farklı HX konsantrasyonlarının belirlenebilmesi amacıyla, insanlar da dâhil birçok canlı türünde bulunan ksantin oksidaz (XOD) enzimi ile nitroblue tetrazolyum (NBT) boyasını içeren, düşük maliyetli bir kâğıt tabanlı biyosensör geliştirilmiştir. Bu biyosensör, XOD ve NBT'nin sol-jel/kitosan hibrit matrisi içerisinde selülozik yapıda stabilize edilmesiyle tasarlanmış; HX'in XOD aracılığıyla ürik aside oksidasyonu sonucu oluşan renk değişimleri, Python tabanlı RGB analiz yazılımı kullanılarak ölçülmüştür. Optimal reaktif konsantrasyonlarının belirlenmesi amacıyla hem sıvı fazda hem de laboratuvar cam yüzeyinde; ayrıca selülozik ve hidrofobik filtre kâğıtları üzerinde ölçümler gerçekleştirilmiştir. İlk aşamada, sıvı fazda UV–Vis spektroskopisi kullanılarak renk değişimi gözlemlenmiştir. Devamında, cam yüzeyde farklı konsantrasyonlarla enzim-substrat etkileşimleri optimize edilmiştir. Son aşamada balık üzerinde analizler gerçekleştirilmiş; HX birikiminin en belirgin şekilde balık dokusunda gözlemlenmesi üzerine bu örnek türüne odaklanılmıştır. Bir haftalık depolama süresi boyunca farklı bozulma evrelerindeki balık örneklerinde HX düzeyleri, selülozik ve hidrofobik kağıtlar aracılığıyla izlenmiştir. 24 saatlik süreç boyunca yapılan periyodik Kırmızı-Yeşil-Mavi (RGB) analizleri, HX birikimine bağlı renk yoğunluğu değişimlerini nicel olarak ortaya koymuştur. Bu çalışma, farklı kâğıt türlerinin enzim stabilitesi ve sinyal okunabilirliği üzerindeki etkilerine dikkat çekerken, geleneksel mikrobiyolojik yöntemlere göre taşınabilirlik, hız ve maliyet açısından sağladığı avantajları da öne çıkarmaktadır.
Özet (Çeviri)
Proteins, as essential biomolecules known for their biocompatibility, play a crucial role in biosensor technologies due to their high selectivity. This study presents the role of protein-based paper biosensors in the detection of hypoxanthine (HX), along with detailed insights into an innovative application in this field—optical sensors. A low-cost paper-based biosensor incorporating xanthine oxidase (XOD), an enzyme present in many species including humans, and the dye nitroblue tetrazolium (NBT) was developed for detecting varying concentrations of HX. The biosensor was designed by stabilizing XOD and NBT within a sol-gel/chitosan hybrid matrix on a cellulose-based structure, and the resulting color changes due to the oxidation of HX to uric acid by XOD were measured using a Python-based RGB analysis software. Optimal reagent concentrations were determined through measurements conducted both in liquid phase and on laboratory glass surfaces, as well as on cellulose and hydrophobic filter papers. In the initial phase, color changes were analyzed via UV–Vis spectroscopy in liquid medium. Subsequently, enzyme–substrate interactions were optimized on glass surfaces using varying concentrations. In the final phase, fish were analyzed, with the study focusing on fish samples due to the more prominent accumulation of HX observed in fish tissue. During a one-week storage period, HX concentrations were monitored in fish samples at various stages of spoilage using both cellulose and hydrophobic paper types. RGB (Red-Green-Blue) analyses conducted at specific intervals over a 24-hour period quantitatively revealed changes in color intensity corresponding to HX accumulation. While emphasizing the impact of different paper types on enzyme stability and signal readability, this study also highlights the advantages of the developed biosensor—such as portability, speed, and cost-effectiveness—compared to conventional microbiological methods.
Benzer Tezler
- Leishmaniasise karşı tanı amaçlı kağıt tabanlı mikroakışkan analitik tanı kiti tasarımı
Paper-based microfluidic analytical diagnostic kit design forleishmaniasis
RUKEN DAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Biyomühendislikİstanbul Yeni Yüzyıl ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEZEN CANIM ATEŞ
- Hücre ölüm yolaklarının tespiti için kağıt tabanlı biyosensör tasarımı
Paper-based biosensor design for detection of cell death paths
RUMEYSA AKÇAPINAR
Doktora
Türkçe
2021
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LOKMAN UZUN
- Development of novel aflatoxin B1 biosensors by carbon nanotube integrated microfluidic systems
Karbon nanotüp entegre edilmiş mikroakışkan sistemlerin kullanımıyla yeni aflatoksin B1 biyosensörlerinin geliştirilmesi
NAGİHAN OKUTAN ARSLAN
Doktora
İngilizce
2024
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. LEVENT TRABZON
- Synthetic biology approach for point-of-care device applications of biosensors
Biyosensörlerin bakım noktası cihaz uygulamaları ı̇çin sentetik biyoloji yaklaşımı
İLKAY ÇİSİL KÖKSALDI
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Biyomühendislikİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DOÇ. DR. URARTU ÖZGÜR ŞAFAK ŞEKER
- Development of a selection protocol for target nucleic acids based on nanoparticles
Nükleik asit hedeflerinde nanopartikul tabanlı seçim protokolü geliştirilmesi
AYŞE PINAR AKALIN
Doktora
İngilizce
2024
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYTEN YAZGAN KARATAŞ