Biyolojik Silah Ajanlarından Kolera Toksinin Tayini İçin SERS Tabanlı Analiz Sisteminin Geliştirilmesi
No Thumbnail Available
Date
2015
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Günümüzde etki sınırları henüz tam olarak bilinmeyen biyo-terörizmde birçok bakteri, virüs, spor gibi biyolojik etkinliği olan toksinler kullanılmaktadır. Bu sebeple gelecek nesillerde silah olarak kullanılabilme potansiyeli olan bu tür toksinlerin sebep olabileceği hastalıkların erken teşhisine olanak sağlayacak biyoçiplere de ihtiyaç duyulmaktadır. Günümüzde birçok biyoçip farklı tekniklerle tasarlanabilmektedir. Bu tekniklerden birisi de makroskobik yüzey (altın, cam, silisyum vb.) üzerinde hazırlanan ve nano ölçekte uygun fonksiyonelleştirmelerden sonra biyolojik aktivite de gösteren polimerik fırça esaslı biyoçiplerdir. Biyoçip hazırlamada kullanılan diğer en yaygın yöntem ise kendiliğinden düzenlenen tek tabakalar yöntemidir. Bu yöntemde genellikle teorik molekül boyu 1-2 nm aralığında değişen basit organik moleküller kullanılmaktadır. Bu moleküllerin rijid bir yapıya sahip olması sebebiyle protein, enzim, antikor gibi biyomakromoleküllerin immobilizasyonu sırasında mekanik bağ kırılmaları meydana gelmekte ve sonuçta hassasiyeti düşük çipler üretilmektedir. Bu nedenle proje kapsamında termal ve mekanik dayanımı iyi, toksik özellik göstermemesi sebebiyle biyouyumlu olan poli(4-akriloilmorfolin) (PNAM) polimerik fırçalar yaşayan/kontrollü polimerizasyon tekniklerinden olan Tersinir Katılma-Ayrılma Zincir Transfer Polimerizasyonu (RAFT) ile hazırlanmıştır. Polimerik fırçalara biyomolekül immobilizasyonunda en çok karşılaşılan problem yüksek mol kütleli biyomoleküllerin sterik etki sebebiyle polimer zincirlerine kovalent bağlanmasının kısmen engellenmesidir. Litografi yöntemi kullanılarak yoğun polimer istiflenmelerinin yol açtığı bu olumsuzluk giderilerek biyomoleküllerin bağlanma yoğunluğu arttırılabilir. Bu sebeple, proje kapsamında RAFT vasıtalı polimerizasyon ile fotolitografi yöntemi birleştirilerek biyo-terörizmde kullanılan kolera toksinin teşhisinde kullanılabilecek yeni bir biyoçip tasarlanmıştır. Bu projede, silisyum yüzeyinde kovalent bağlı ve karboksilik asit uç grubuna sahip fotodesenlenmiş PNAM fırçaları RAFT vasıtalı polimerizasyon ile sentezlendikten sonra karboksilik asit uç gruplarına kolera toksine özgü antikor bağlanmıştır. Ardından bu yüzeylere kolera toksin (antijen) immobilize edilmiştir. Yüzeylere bağlanmış olan toksin miktarının belirlenmesi ve çipin Yüzeyde Güçlendirilmiş Raman Spektroskopi (SERS) tabanlı olması için sandviç immunoassay protokolü uygulanmıştır. Bunun için yüksek bir Raman saçılma özelliği olan altın nanoçubuklar kullanılmıştır. Bu doğrultuda ilk olarak altın nanoçubuklar uygun moleküllerle modifiye edildikten sonra kolera toksin antikoru bağlanmıştır. Elde edilen antikor kaplı çubuklar ile antijen kaplı silisyum yüzeyler etkileştirilip sandviç kompleksin oluşması sağlanmıştır. Böylelikle silisyum yüzeyindeki antijen miktarı SERS ile belirlenmiş ve elde edilen bu hibrit sistemin SERS tabanlı tanı kiti olarak kullanılabilirliği araştırılmıştır. Sonuç olarak hazırlanan polimer fırçaların yüzey bileşenleri ve diğer karakteristik özellikleri Elipsometre, Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM), X-ışınları Fotoelektron Spektroskopisi (XPS), Grazing Angle Aksesuarlı Fourier Transform Infrared Spektroskopisi (GA-FTIR), Su Değme Açısı ölçümleri ile incelenmiştir. Hazırlanan altın nanoçubukların karakterizasyonu UV Spektrofotometresi ve Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM) ile gerçekleştirilmiştir.