Amiloid beta tayini için elektrokimyasal esaslı biyosensör sistemi geliştirilmesi
Özet
Alzheimer hastalığı nöronların ölümüne sebep olan, ölümle sonuçlanan, geri
dönüşümsüz bir demans türüdür. Hastalık, hiperfosforile tau proteini ile nörofibriler
yumak oluşumu ve amiloid-beta (Aβ) proteini ile amiloid plakların oluşumuyla
karakterize edilmektedir. Nörofibriler yumak oluşumu klinik belirtilerin ortaya çıkışı ile
eş zamanlı iken amiloid plak oluşumu hastalığın ortaya çıkışından yaklaşık 20-30 yıl
öncesinde başlayabilmektedir. Bu nedenle Aβ42
analizi Alzheimer hastalığında erken
evrede teşhisin yolunu açabilir. Ayrıca hastalığa dair ilaç çalışmalarında ilaç etkinliğinin
takibi için de Aβ42
’nin kan plazması gibi vücut sıvılarında tespiti önem arz etmektedir.
Bu tez kapsamında, Alzheimer hastalığında Aβ42
analizi için elektrokimyasal
temelli impidimetrik bir biyosensör geliştirilmiştir. Bu biyosensörde maliyeti düşük ve
tek kullanımlık indiyum kalay oksit polietilen teraftalat (ITO-PET) tabakalar çalışma
elektrodu olarak kullanılmıştır. Biyosensör tasarımı, 3glisidoksipropildimetoksimetilsilan
(GPDMMS) ile kendiliğinden oluşan tek tabakalar
(SAMs) oluşturulduktan sonra Aβ42
proteinine özgü antikor immobilizasyonu ile
yapılmıştır. Biyosensör ölçümleri elektrokimyasal impedans spektroskopisi ve döngüsel
voltametri teknikleri ile yapılmıştır. Geliştirilen biyosensörün doğrusal tayin aralığının 1100
pg/ml
konsantrasyon
aralığında
ve
LOD
değerinin
0.37
pg/ml
ve
LOQ
değerinin
1.25
pg/ml
olduğu tespit edilmiştir. Bu biyosensörün yaklaşık iki ay süreyle +4
o
C’de
depolanabildiği belirlenmiştir. Farklı analit proteinlere karşı seçiciliğini koruduğu tespit
edilmiştir. Tek kullanımlık ve maliyeti düşük çalışma elektrotları rejenere edilerek
biyosensör maliyetinin 6 kat daha azaltılabileceği gösterilmiştir. Aβ42
analizi için
geliştirilen bir biyosensörde ilk kez sabit frekansta impedans (SFI) analizi yapılarak
antikor-antijen kompleksi oluşumundaki kinetik davranış izlenmiştir. Yapay serum ve
ticari olarak satın alınan insan serumunda Aβ42
analizi yapılarak geliştirilen biyosensörün
klinik araştırmalarda kullanılmak üzere kanda analiz yapabilme kapasitesi olduğu
gösterilmiştir. Alzheimer's disease is an irreversible type of dementia that causes the death of
neurons, resulting in death. The disease is characterized by the formation of
neurofibrillary tangles by the hyperphosphorylated tau protein and the formation of
amyloid plaques by the amyloid-beta (Aβ) protein. While neurofibrillary tangle formation
is simultaneous with the onset of clinical symptoms, amyloid plaque formation may begin
approximately 20-30 years before the onset of the disease. Therefore, Aβ42
analysis has
the potential to be used for early diagnosis of Alzheimer's disease. In addition, detection
of Aβ42
in body fluids such as blood plasma is important for monitoring drug efficacy in
drug studies on the disease.
In this thesis, an electrochemical based impidimetric biosensor was developed for
Aβ42
analysis in Alzheimer's disease. In the construction of this biosensor, low cost and
disposable indium tin oxide polyethylene terephthalate (ITO-PET) sheets were used as
the working electrode. The biosensor design was made by the immobilization of Aβ42
protein-specific antibody after self-assembled monolayers (SAMs) were formed with 3glycidoxypropyldimethoxymethylsilane
(GPDMMS)
on
the
ITO-PET
electrode
surface.
Biosensor
responses were obtained by electrochemical impedance spectroscopy (EIS)
and cyclic voltammetry (CV) techniques. It was determined that the linear detection range
of the developed biosensor was 1-100 pg/ml, and the LOD value was 0.37 pg/ml and the
LOQ value was 1.25 pg/ml. It has been determined that this biosensor can be stored at +4
°C for about two months. It showed selectivity for Aβ42
protein when compared with
different analyte proteins. It has been shown that the cost of biosensors can be reduced
by 6 times by regenerating disposable and cost-effective working electrodes. The
kinetic behavior in the formation of antibody-antigen complex was observed for the first
time by performing single frequency impedance (SFI) analysis in a biosensor developed
for Aβ42
analysis. It has been shown that the biosensor, which was developed by analyzing
Aβ42
in artificial serum and commercially purchased human serum, has the capacity to be
used for blood analysis in clinical studies.
Koleksiyonlar
- Tez Koleksiyonu [1287]