Birden fazla biyomolekülün algılanması için akıllı nanoyapı dizileri

Abstract

Biyolojik maddelerin hızlı, nicel ve paralel bir şekilde algılanabilmesine, biyomedikal, çevre, biyoteknoloji, savunma ve tarım gibi birçok alanda ihtiyaç duyulmaktadır. Birim kütle başına çok geniş yüzey alanına sahip olan nanomalzemeler boyuta ve şekle bağlı eşsiz kimyasal ve fiziksel özellikler sergilerler. Bu özellikleri sayesinde nanomalzemeler, biyolojik numunelerin algılanmasında son derece duyarlı, etikete/işaretlemeye ihtiyaç duymayan, hızlı metotlar geliştirmek için eşsiz fırsatlar sunmaktadır. Bu projede hedefimiz, birden fazla biyolojik maddenin etikete/işaretlemeye ihtiyaç duymadan, nicel ve paralel şekilde algılanması için duyarlı ve hızlı bir sistemin geliştirilmesine yönelik olarak sıcaklık-duyarlı polimerler ve biyomoleküller ile fonksiyonelleştirilmiş sandviç-benzeri nanoyapıların desenli dizilerinin üretilmesi ve çoklu biyomolekül bağlanma olaylarının bir fonksiyonu olarak lokalize yüzey plazmon rezonansının (LSPR) ve kapasitansının incelenmesidir. Bu amaçla öncelikle sandviç-benzeri nanoyapıların desenli dizinleri nanoküre litografisi tekniği ile üretilmiştir. Sandviç-benzeri nanoyapılar, metal-yalıtkan-metal üçlü tabakalardan oluşturulmuştur. Bu nanosandviç dizileri, model biyomoleküller (biyotin, glutatiyon ve tek-sarmal oligoadenin) ve sıcaklıkduyarlı polimer ile fonksiyonelleştirilmiştir. Nanosandviç dizilerinin hazırlanması ve yüzey modifikasyonları, taramalı elektron mikroskobu, atomik kuvvet mikroskopisi, UV-görünür-yakın kızılötesi spektrofotometrisi aracılığıyla LSPR ölçümleri, X-ışını fotoelektron spektrometresi (XPS) gibi farklı teknikler ile doğrulanmıştır. Farklı transdüksiyon mekanizmalarını incelemek için, polimerler ve biyomoleküller ile fonksiyonelleştirilmiş nanodizilerin lokalize yüzey plazmon rezonansı ve kapasitansı, çoklu biyomolekül bağlanma olaylarının bir fonksiyonu olarak ölçülmüştür. LSPR ve XPS kapasitans ölçümleri, nanodizilerin işlevselleştirilmesi adımlarını ve daha da önemlisi sıcaklık kontrollü olarak biyotin-streptavidin ve oligoadenin-oligotimin veya biyotin-streptavidin ve glutatiyon-glutatiyon Stransferaz biyotanıma olaylarını açıkça göstermiştir. Sonuç olarak, bu projenin çıktısı biyomedikal, çevre, biyoteknoloji, tarım, savunma ve benzer endüstrilerde doğrudan uygulamaları olacak yeni ve iyileştirilmiş biyosensörlerin geliştirilmesine yönelik yeni nanomalzemeler ve yöntemler olmuştur.

Biyolojik maddelerin hızlı, nicel ve paralel bir şekilde algılanabilmesine, biyomedikal, çevre, biyoteknoloji, savunma ve tarım gibi birçok alanda ihtiyaç duyulmaktadır. Birim kütle başına çok geniş yüzey alanına sahip olan nanomalzemeler boyuta ve şekle bağlı eşsiz kimyasal ve fiziksel özellikler sergilerler. Bu özellikleri sayesinde nanomalzemeler, biyolojik numunelerin algılanmasında son derece duyarlı, etikete/işaretlemeye ihtiyaç duymayan, hızlı metotlar geliştirmek için eşsiz fırsatlar sunmaktadır. Bu projede hedefimiz, birden fazla biyolojik maddenin etikete/işaretlemeye ihtiyaç duymadan, nicel ve paralel şekilde algılanması için duyarlı ve hızlı bir sistemin geliştirilmesine yönelik olarak sıcaklık-duyarlı polimerler ve biyomoleküller ile fonksiyonelleştirilmiş sandviç-benzeri nanoyapıların desenli dizilerinin üretilmesi ve çoklu biyomolekül bağlanma olaylarının bir fonksiyonu olarak lokalize yüzey plazmon rezonansının (LSPR) ve kapasitansının incelenmesidir. Bu amaçla öncelikle sandviç-benzeri nanoyapıların desenli dizinleri nanoküre litografisi tekniği ile üretilmiştir. Sandviç-benzeri nanoyapılar, metal-yalıtkan-metal üçlü tabakalardan oluşturulmuştur. Bu nanosandviç dizileri, model biyomoleküller (biyotin, glutatiyon ve tek-sarmal oligoadenin) ve sıcaklıkduyarlı polimer ile fonksiyonelleştirilmiştir. Nanosandviç dizilerinin hazırlanması ve yüzey modifikasyonları, taramalı elektron mikroskobu, atomik kuvvet mikroskopisi, UV-görünür-yakın kızılötesi spektrofotometrisi aracılığıyla LSPR ölçümleri, X-ışını fotoelektron spektrometresi (XPS) gibi farklı teknikler ile doğrulanmıştır. Farklı transdüksiyon mekanizmalarını incelemek için, polimerler ve biyomoleküller ile fonksiyonelleştirilmiş nanodizilerin lokalize yüzey plazmon rezonansı ve kapasitansı, çoklu biyomolekül bağlanma olaylarının bir fonksiyonu olarak ölçülmüştür. LSPR ve XPS kapasitans ölçümleri, nanodizilerin işlevselleştirilmesi adımlarını ve daha da önemlisi sıcaklık kontrollü olarak biyotin-streptavidin ve oligoadenin-oligotimin veya biyotin-streptavidin ve glutatiyon-glutatiyon Stransferaz biyotanıma olaylarını açıkça göstermiştir. Sonuç olarak, bu projenin çıktısı biyomedikal, çevre, biyoteknoloji, tarım, savunma ve benzer endüstrilerde doğrudan uygulamaları olacak yeni ve iyileştirilmiş biyosensörlerin geliştirilmesine yönelik yeni nanomalzemeler ve yöntemler olmuştur.