İmmunoglobulin e'nin (IgE) tayini için aptamer tabanlı biyosensör geliştirilmesi
Development of an aptamer based biosensor for the determination of immunoglobulin e (IgE)
- Tez No: 988620
- Danışmanlar: PROF. DR. SABRİYE PERÇİN ÖZKORUCUKLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Biyoteknoloji, Chemistry, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyokimya ve Genetik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Moleküler Biyoteknoloji ve Genetik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Alerjik hastalıklar dünya genelinde giderek artan prevalansları nedeniyle önemli bir halk sağlığı sorunu hâline gelmiştir. Bu hastalıkların tanı ve takibinde kritik bir biyobelirteç olan immünoglobulin E (IgE), alerjik reaksiyonların erken tespiti, hastalık şiddetinin izlenmesi ve kişiye özel tedavi stratejilerinin belirlenmesi açısından klinik öneme sahiptir. Bu nedenle IgE'nin hızlı, duyarlı ve düşük maliyetli yöntemlerle tayinine yönelik biyosensör çalışmaları son yıllarda artış göstermektedir. Bu tez kapsamında, IgE'nin tayini için aptamer tabanlı iki farklı elektrokimyasal biyosensör geliştirilmiştir. Biyosensörlerin hazırlanmasında kalem grafit elektrot (KGE) yüzeyi sırasıyla; tek duvarlı karbon nanotüp (TKNT), IgE biyosensörlerinde ilk kez fonksiyonel molekül olarak kullanılan Coomassie Brilliant Blue G-250 (CBB) ve luminol (LUM), altın nanoparçacıkları, IgE'ye özgü aptamer ve zwitteriyonik peptit ile modifiye edilmiştir. Bu yaklaşımla, biyotanıma etkinliğini artıran yeni bir polimer film ve iletkenliği yükselten tek duvarlı karbon nanotüp– altın nanoparçacık bileşimi içeren elektrot yapısı, IgE aptasensörlerinde ilk kez uygulanmıştır. Aptasensörlerde TKNT adsorpsiyonu, polimerizasyon ve depozisyon döngü sayıları, aptamer, peptit ve IgE immobilizasyon koşulları ve pH olmak üzere birçok parametre optimize edilmiştir. Elektrotların karakterizasyonunda; yüzey morfolojisi için SEM, elementel bileşim için EDX, fonksiyonel grup değişimleri için FT-IR, yük transfer özellikleri için EIS ve elektrokimyasal davranışların incelenmesi için dönüşümlü voltametri (CV) yöntemi kullanılmıştır. Geliştirilen aptasensörlerin IgE tayinindeki analitik performansları değerlendirilmiştir. CBB tabanlı aptasensör 0,001–5 pg mL−1, LUM tabanlı aptasensör 0,01–25 pg mL−1 aralığında İMMUNOGLOBİLİN E'NİN (IgE) TAYİNİ İÇİN ELEKTROKİMYASAL BİYOSENSÖR GELİŞTİRİLMESİ xxiii doğrusallık sergilemiş; tayin limitleri ise sırasıyla 0,209 fg mL−1 ve 8,859 fg mL−1 olarak bulunmuştur. Bu sonuçlar, her iki platformun da ultra-düşük IgE düzeylerini belirlemede son derece duyarlı olduğunu göstermektedir. Tekrarlanabilirlik analizlerinde CBB ve LUM tabanlı aptasensörler için sırasıyla 1,59 ve 1,54 %RSD değerleri elde edilerek biyosensörlerin ölçüm güvenirliği doğrulanmış; tekrar üretilebilirlik çalışmalarında ise bağımsız elektrotlar arasında yüksek yapısal tutarlılık gözlenmiştir. Depolama stabilitesine yönelik çalışmalarda her iki biyosensörün de kısa süreli saklamada kararlı voltammetrik sinyaller verdiği, daha uzun sürelerde ise biyomoleküler tabakalara bağlı sınırlı sinyal kayıpları oluştuğu belirlenmiştir. Seçicilik analizlerinde iyonlar, küçük moleküller ve proteinler dâhil birçok potansiyel girişimcinin IgE sinyali üzerinde anlamlı bir etkisinin olmaması, aptamer–peptit tabakasının özgüllüğünü ve biyokirlenmeye karşı dayanıklılığını ortaya koymuştur. Geliştirilen aptasensörlerin gerçek örneklere uygulanabilirliği, insan serumunda ve %1 BSA ortamında gerçekleştirilen analizlerle değerlendirilmiş ve her iki biyosensörün de %92,8–%113,2 aralığında geri kazanım değerleri ile güvenilir sonuçlar verdiği doğrulanmıştır.
Özet (Çeviri)
Allergic diseases have become a significant public health concern worldwide due to their steadily increasing prevalence. Immunoglobulin E (IgE), a critical biomarker in the diagnosis and monitoring of these conditions, plays an essential clinical role in the early detection of allergic reactions, the assessment of disease severity, and the development of personalized therapeutic strategies. Consequently, research focused on biosensors capable of rapid, sensitive, and cost-effective IgE determination has grown substantially in recent years. In this thesis, two different aptamer-based electrochemical biosensors were developed for the determination of IgE. During aptasensor fabrication, the surface of a pencil graphite electrode (PGE) was sequentially modified with single-walled carbon nanotubes (SWCNTs), Coomassie Brilliant Blue G-250 (CBB) and luminol (LUM)—both used as functional molecules for the first time in IgE biosensors—gold nanoparticles, an IgE-specific aptamer, and a zwitterionic peptide. Through this approach, an electrode architecture integrating a novel polymer film that enhances biorecognition efficiency and a conductive SWCNT–gold nanoparticle composite was applied to IgE aptasensors for the first time. Various experimental parameters—including SWCNT adsorption time, polymerization and deposition cycles, aptamer, peptide and IgE immobilization conditions, and pH—were systematically optimized. For electrode characterization, scanning electron microscopy (SEM) was used to examine surface morphology; energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) for elemental analysis; Fourier- transform infrared spectroscopy (FT-IR) for monitoring functional group changes; electrochemical impedance spectroscopy (EIS) for evaluating charge-transfer properties; and cyclic voltammetry (CV) for electrochemical behavior. DEVELOPMENT OF AN ELECTROCHEMICAL BIOSENSOR FOR THE DETERMINATION OF IMMUNOGLOBULIN E (IgE) xxv The analytical performance of the developed aptasensors for IgE detection was thoroughly investigated. The CBB-based aptasensor exhibited a linear response in the range of 0.001–5 pg mL−1, while the LUM-based aptasensor showed linearity between 0.01–25 pg mL−1; the limits of detection were calculated as 0.209 fg mL−1 and 8.859 fg mL−1, respectively. These results demonstrate that both platforms possess excellent sensitivity for detecting ultra-low IgE concentrations. Repeatability analysis yielded %RSD values of 1.59 for the CBB-based and 1.54 for the LUM-based aptasensor, confirming the reliability of measurements. Reproducibility studies indicated high structural consistency among independently fabricated electrodes. Storage stability tests revealed that both biosensors maintained stable voltammetric signals during short-term storage, whereas extended storage led to limited signal loss due to biomolecular layer degradation. Selectivity studies showed that potential interferents— including ions, small molecules, and proteins—did not significantly affect the IgE response, demonstrating the specificity and antifouling capability of the aptamer–peptide layer. The applicability of the developed aptasensors to real samples was evaluated using human serum and 1% BSA environments, where recovery values ranging from 92.8% to 113.2% confirmed that both biosensors provide accurate and reliable results.
Benzer Tezler
- Alerjen spesifik immunoglobulin e tayini için yüzey plazmon biyosensörlerin geliştirilmesi
Development of surface plasmon biosensors for detection of allergen specific immunoglobulin E
MUHAMMED ERKEK
- Lateks spesifik IgE'nin tanısal değerinin araştırılması
The research of diagnostic value of lateks spesific IgE
FERİDUN GÜRLEK
Tıpta Yan Dal Uzmanlık
Türkçe
2014
Allerji ve İmmünolojiEge Üniversitesiİç Hastalıkları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. E. NİHAL METE GÖKMEN
- Molecular characterization of Helicobacter-activated B cells
Helıcobacter-aktive B hücrelerinin moleküler karakterizasyonu
NESTEREN MANSUR
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Allerji ve İmmünolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
DOÇ. DR. AYÇA SAYI YAZGAN
- Atopik dermatitli hastaların serumlarında TNF-a, IL-2, IL-6 ve IgE seviyelerinin tayini
Başlık çevirisi yok
NECMETTİN AKDENİZ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2000
DermatolojiAtatürk ÜniversitesiDermatoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUAMMER EŞREFOĞLU