DNA biyosensörü tasarımında enzimle işaretleme yöntemlerinin kullanılması

Abstract

Bu tez kapsamında özellikle Çevre Mühendisliği açısından önemli türlerin doğru ve hızlı bir şekilde tespitinde kullanılabilecek elektrokimyasal DNA biyosensörü uygulamalarına yönelik bir çalışma gerçekleştirilmiştir. Elektrokimyasal DNA biyosensörü problarının tasarımında ilk kez termodinamik bir yaklaşım uygulanmıştır. Termodinamik yaklaşımla tasarlanan probların uygulamada seçilen ölçüm tekniği ile uyumluluğu araştırılmıştır. Bu çalışma kapsamında, seçilen ölçüm yöntemi streptavidin/biyotin etkileşimine dayalı enzimle işaretleme yöntemidir. Ölçüm sonuçları probların tasarım kriterleriyle birlikte değerlendirilmiş, ayrıca etkili olacak diğer önemli parametreler araştırılmıştır. Probların tasarımında FISH tekniği için geliştirilen termodinamik modelin öngördüğü serbest enerji aralığı dikkate alınmıştır. Elde edilen sonuçlar, rastgele (random) seçilmiş dizilerden oluşan probların kullanıldığı DNA biyosensörü ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca termodinamik yaklaşımla tasarlanan probların seçiciliği FISH yöntemi ile test edilmiştir. Tezin nihai amacı, elde edilen sonuçların elektrokimyasal biyosensörler için hibridizasyon verimini önceden tahmin etmeye yönelik termodinamik modellerin geliştirilmesine yol açmaktır.In this thesis, electrochemical DNA biosensor that can be used for rapid and accurate detection of species, especially important for Environmental Engineering, is evaluated. It is the first time that a thermodynamic approach has been used for designing electrochemical DNA biosensor probes. The compatibility of probes that are designed by thermodynamic approaches with measurement techniques has been investigated. In this study, enzyme labeling method based on streptavidin/biotin interaction has been selected as a measurement approach. Experimental results have been evaluated with design criterias and other effective parameters have been investigated. While designing the probes, the free energy range, that is predicted by the thermodynamic model of the developed for FISH technique, is considered. The results have been compared with a DNA biosensor that consists of randomly selected sequences of probes. Furthermore, the selectivity of the probes that are designed by thermodynamic approach has been tested using the FISH method. The main goal of this thesis is to developed thermodynamic models that can be used to predict hybridisation efficiency of electrochemical biosensors.