Hybrid biosensing systems for the detection ofbiomolecules and disease biomarkers
Biyomoleküller ve hastalık biyobelirteçlerinin tespiti için hibrit biyoalgılama sistemleri
- Tez No: 830550
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ FATİH İNCİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Optik metayüzeyler, elektromagnetik dalgayı yönlendirmek ve kontrol etmek için kullanılan yapay yapılardır. Nanometre ölçeğine sınırlandırılan elektromanyetik alanı manipüle etme kabiliyeti sayesinde, metayüzeyler vücutta düşük konsantrasyondaki yer alan biyobelirteçlerin tespiti için optik hasta başı (POC) biyosensörleri olarak kullanılabilirler. Ayrıca floresan molekülleri ile plazmonik metayüzeylerin entegrasyonu, plazmonik ve floresan sinyallerini artırmak amacı ile kullanılabilir. Ancak bu sinyal artırımının elde edilebilmesi için, floresan molekülleri ile pazmonik metayüzey arasındaki nanometre ölçeğindeki mesafenin ve floresan ile plasmonik kaynakların spektral örtüşmesinin, floresanla arttırılan plazmonik ışıma elde edilmesi için optimize edilmesi gerekir. Bu şekilde, yüzeye hapsolan yüzey plazmonlarının ışıma olmadan enerji değişimi yapması ile floresan eşlenen plazmonik ışımanın sinyal artırımında bulunması durumlarının birbirinden ayrılmaları gerekmektedir. Bu çalışmada, floresan molekülleri (FITC) ile işaretlenen proteinler üç farklı ayırım mesafesine sahip yüzey modifikasyonlarının aracılığıyla metayüzeye bağlanırlar. Bu çalışma, düşük tespit sınırına sahip ve flüoresan molekülleri ile plazmonik duyarlılığı arttırılmış bir hibrit biyosensör sistemi tasarlamayı ve üretmeyi hedefledik. Çalışmada kullanılan metayüzey, polikarbonat tabanlı (DVD'ler) yüzey üzerine sırasıyla titanyum (10 nm), gümüş (30 nm) ve altın (15 nm) metallerinin fiziksel buharlaştırma yöntemi ile kaplanmasıyla üretildi. Ayrıca yüzey modifikasyonları, floresanlı molekül bağlanması için kısa mesafe, orta mesafe ve uzun mesafe modifikasyonları olacak şekilde seçildi. Yapılan değerlendirmeler sonucunda, avidin-FITC ile işaretlenen orta-mesafeli modifikasyon en yüksek plazmonik dalga boyu kaymasını sağladı. Bu şekilde, orta mesafe modifikasyonundan elde edilen sinyal, kısa mesafe modifikasyondan elde edilen sinyale kıyasla yaklaşık 4.4 kat sinyal artışı sağladı. Bu nedenle, Alzheimer hastalığı tespiti için orta-mesafeli modifikasyon üzerine Alzheimer biyobelirteçlerine spesifik antikorlar yerleştirildi. Sonuç olarak, bu çalışmada, floresan molekülleri kullanılarak, hem plazmonik biyosensörün analitik performansı arttırıldı, hem de plazmonik metaüzey üzerinde yeni düzenlemeler tasarlandı.
Özet (Çeviri)
Optical metasurfaces are configurations of artificially structured surfaces designed to obtain unusual electromagnetic properties. The ability to manipulate a confined electromagnetic field enables metasurfaces to be utilized as optical point-of-care (POC) biosensors for the detection of low concentrations of biomarkers. Moreover, the integration of fluorescent molecules and plasmonic metasurfaces is utilized to enhance both plasmonic and fluorescent signals; however, the nanoscale distance and spectral overlap between the fluorescent emitter and plasmonic metasurface are crucial for the separation of the fluorescence-coupled plasmonic radiation and non-radiative induced plasmon surface entrapment. In this study, fluorescently labeled (FITC) proteins are integrated over a plasmonic metasurface via three different surface modifications for obtaining a hybrid biosensing system that boosts the device's plasmonic sensitivity and lowers the detection limit. The metasurface is fabricated via physical vapor deposition of titanium (10 nm), silver (30 nm), and gold (15 nm), respectively over polycarbonate nanograting substrates of optical disks (DVDs). Additionally, the surface modifications are arranged via short-distance, medium-distance, and long-distance modifications for fluorescently labeled molecule binding. After the evaluations, the highest plasmonic wavelength shift over the FITC labeled protein binding is obtained from the medium-distance modification with ~4.4 times signal enhancement over the short-distance modification. The medium-distance modification is further combined with an immunoassay for the detection of Alzheimer's disease. Consequently, this study paves the way for designing new arrangements on a metasurface to couple with fluorescence molecules while enhancing the analytical performance of the plasmonic biosensor.
Benzer Tezler
- Frekans seçici yüzeyler (FSY) ile duyarlılığı iyileştirilmiş mikroşerit yama antenli hibrit yakın alan glikoz tespit sensörü tasarımı
Design of a hybrid near-field glucose sensing sensor based on a microstrip patch antenna with sensitivity enhancement using frequency selective surfaces (FSS)
UMUT KÖSE
Doktora
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MESUT KARTAL
- Development of coordination polymer and/or nanocrystal based smart materials as sensor and micropollutant removal agent
Koordinasyon polimer ve/veya nanokristal tabanlı akıllı malzemelerin sensör ve mikro kirletici giderme ajanı olarak geliştirilmesi
NİDA ÜK
Doktora
İngilizce
2025
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CANER ÜNLÜ
- Design of hetero-core fiber optic sensors for liquid level detection in fuel tanks
Yakıt tanklarındaki sıvı seviyesini ölçmek için hetero-öz fiber optik sensörlerin tasarlanması
TUNCER ÇOBAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiFatih ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KEMAL FİDANBOYLU
PROF. DR. ONUR TOKER
- Langmuir Blodgett assembly of peptide functionalized nanoparticles onto silicatebased surfaces and their characterization
Peptit ile fonksiyonlandırılmış nanoparçacıkların Langmuir Blodgett yöntemi ile silika tabanlı yüzey üzerine kaplanması ve karakterizasyonu
NUR MUSTAFAOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÜRGEN
- 3D-engineered muscle tissue as a wireless sensor
3B tasarımlanmış iskelet kası dokusu ile kablosuz algılama
ÇAĞLA KARABULUT
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEMA DUMANLI OKTAR