Search

Biyosensörler ve yakıt hücreleri biyobelirteçlerin tayini başta olmak üzere birçok alanda kullanılmaktadır. Enzimatik biyosensörler ve enzimatik yakıt hücreleri enzimlerin fizyolojik şartlarda çalışabilmeleri, yüksek özgüllükleri ve küçük ölçekte tasarım imkânı sağlamaları nedeniyle öne çıkan sistemlerdir. Bu çalışmada, farklı biyokütle kaynakları kullanılarak karbonizasyon yöntemiyle iletken elektrot malzeme hazırlanmış ve elde edilen bu karbonize malzemenin biyoelektronik uygulamalardaki performansının incelenmiştir. Bu kapsamda ilk olarak, hasır otu püskülü (TT) ve kedi söğüdünden (PW) karbonizasyon yöntemiyle iletken karbonize malzemeler elde edilmiştir (CTT ve CPW). Elde edilen karbonize malzemeler fiziksel, kimyasal ve elektrokimyasal yöntemlerle karakterize edilmiş, baskı devre karbon elektrotlar üzerine kaplanmış ve yüzeylerine glikoz oksidaz enzimi tutuklanmıştır. Daha sonra en uygun enzim tutuklama yöntemi belirlenmiş ve biyosensör çalışma potansiyeli, uygulanan enzim ve mediyatör miktarları optimize edilmiştir. Hazırlanan elektrotlar test edilerek, tekrar edilebilirlikleri, raf ömürleri, girişim etkileri, doğrusal çalışma aralıkları, tayin limitleri (LOD ve LOQ) belirlenmiş ve gerçek numune testleri gerçekleştirilmiştir. Daha sonra bu elektrotlar platin karası ile geliştirilen katot ile birleştirilerek yakıt hücresi testleri gerçekleştirilmiştir. CTT ve CPW modifiye elektrotların 5 mM glikoz derişimde tekrar edilebilirlik bağıl standart sapma değerleri sırasıyla % 6,67 ve %12,85 olarak elde edilmiş, 30 günün sonunda akım değişiminin sırasıyla %12,33 ve %19,56 olarak bulunmuştur. Biyosensör, muhtemel girişim yapması beklenen ürik asit, askorbik asit ve insülin varlığında test edildiğinde glikoz cevabına karşı bu maddelerin anlamlı bir girişim etkisi görülmemiştir. Sensörün doğrusal çalışma aralığı her iki malzeme için de 0 – 10 mM olarak belirlenmiş, CTT ve CPW için LOD değerleri ise sırasıyla, 0,45 mM ve 0,31 mM; LOQ değerleri ise sırasıyla 1,35 mM ve 0,93 mM olarak hesaplanmıştır. Biyosensörlerin glikoz tayini için uygulanabilirliği gerçek numune (çilek, vişne ve kayısı reçeli) testleri ile gösterilmiştir. Son olarak, CTT ve CPW ile hazırlanan yakıt hücrelerinden üretilen maksimum güç yoğunluğu değerleri ise sırasıyla 3,54 µW/cm2 ve 3,31 µW/cm2 olarak elde edilmiştir. Biosensors and fuel cells are used in many applications, especially in the determination of biomarkers. Enzymatic biosensors and enzymatic fuel cells, on the other hand, stand out due to the ability of enzymes to work under physiological conditions, their high specificity, and their miniature design possibilities. This study aims to produce conductive electrode materials using different biomass sources via carbonization and to examine the performance of this carbonized material in bioelectronic applications. First, conductive carbonized materials were obtained from typha tassel (TT) and pussy willow (PW) using the carbonization method (CTT and CPW). The carbonized materials obtained were characterized by physical, chemical, and electrochemical methods, coated on screen-printed carbon electrodes and the glucose oxidase enzyme was immobilized on modified surfaces. The most suitable enzyme immobilization method was determined and the biosensor working potential, applied enzyme, and mediator amounts were optimized. The reproducibility, shelf life, interference effects, linear operating ranges, and detection limits (LOD and LOQ) of the prepared electrodes were determined, and real sample tests were carried out. Then, these electrodes were combined with the cathode developed with platinum black, and fuel cell tests were carried out. The relative standard deviation values of the repeatability of CTT and CPW-modified electrodes at 5 mM glucose concentration were calculated as 6.67% and 12.85%, respectively, and the current change at the end of 30 days was found to be 12.33% and 19.56%, respectively. When the biosensor was tested in the presence of uric acid, ascorbic acid, and insulin, no significant interference effect was observed against the glucose response. The linear operating range of the sensor is determined as 0 – 10 mM for both materials, the LOD values for CTT and CPW are 0.45 mM and 0.31 mM, respectively, and the LOQ values are 1.35 mM and 0.93 mM, respectively. The applicability of biosensors for glucose determination has been demonstrated by real sample (strawberry, cherry, and apricot jam) tests. Finally, maximum power density values obtained from fuel cells prepared with CTT and CPW are 3.54 µW/cm2 and 3.31 µW/cm2 , respectively.

In this study, multi-walled carbon nanotubes/polythiophene composite (MWCNTs/PTh) modified glassy carbon electrode was used for the amperometric detection of glucose. Glucose oxidase (GOx) was entrapped by a crosslinking agent on the MWCNTs/PTh composite film synthesized by electrochemical polymerization of thiophene onto MWCNTs. Characterization of composite film was achieved by cyclic voltammetry (CV), fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and scanning electron microscopy (SEM) techniques. The amperometric measurements of electrode was performed at +0.70V vs. SCE, which was the electrooxidation potential of enzymatically produced H2O2. The effects of thiophene amount in the composite, pH, temperature and substrate concentration were investigated on the response of enzyme electrode. Optimum pH was 7.0 at room temperature and the response time of enzyme electrode was 25 s. The upper limit of the linear working range was 4.85 mM glucose concentration. The limit of detection of sensor was calculated as 148 µM. The sensitivity of glucose biosensor was determined as 4.39 µA mM-1 cm-2. The value of apparent Michaelis-Menten constant (KMapp) was 1.68 mM according to the Lineweaver-Burk equation. The activation energy of this immobilized enzyme system was 88.92 kJ mol-1., Bu çalışmada, glikozun amperometrik tespiti için çok duvarlı karbon nanotüpler/politiyofen kompozit (MWCNTs/PTh) modifiye camsı karbon elektrot kullanılmıştır. Glikoz oksidaz (GOx), tiyofenin MWCNT’ler üzerine elektrokimyasal polimerizasyonu ile sentezlenen MWCNT’ler/PTh kompozit film üzerinde çapraz bağlama ajanı tarafından tutulmuştur. Kompozit filmin karakterizasyonu, döngüsel voltametri (CV), fourier dönüşümlü kızılötesi (FTIR) spektroskopisi ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) teknikleri ile yapılmıştır. Elektrodun amperometrik ölçümleri, enzimatik olarak üretilen H2O2’nin elektrooksidasyon potansiyeli olan SCE'ye karşı +0.70V’de gerçekleştirilmiştir. Kompozit içindeki tiyofen miktarı, pH, sıcaklık ve substrat derişiminin enzim elektrodunun tepkisi üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Oda sıcaklığında optimum pH, 7.0 olarak bulunmuş ve enzim elektrodunun tepkime süresi 25 saniye olarak belirlenmiştir. Lineer çalışma aralığının üst sınırı 4.85 mM glukoz derişimi olarak elde edilmiştir. Sensörün tespit limiti 148 µM olarak hesaplanmıştır. Geliştirilen glukoz biyosensörünün duyarlılığı 4.39 µA mM-1 cm-2 olarak belirlenmiştir. Lineweaver-Burk denklemine göre görünür Michaelis-Menten sabiti (KMapp) değeri 1.68 mM olarak hesaplanmıştır. Bu immobilize enzim sisteminin aktivasyon enerjisi 88.92 kJ mol-1 olarak bulunmuştur.

Chemical sensor systems is a multidisciplinary field that stands out as a good example of progress in science and technology. Chemical sensors are analytical devices in which the sensing layer, transmission system and signal reading systems are integrated. It has to have criteria such as high sensitivity and selectivity, low cost, easy to use, portability. Basic science and engineering are used to meet the criteria. One of the important structures that provide great advantages in sensor systems and the product of multidisciplinary studies is microfluidic systems. Microfluidic systems are the technology of producing channel structures ranging from 100 nm to 100 µm with different material types such as polydimethylsiloxane (PDMS), glass, and paper. Although each material has its own advantages and disadvantages, it is seen that the applications of μPAD chemical sensors in different fields such as wearable, clinical, food and environment are increasing day by day with the breakthrough studies carried out by the Whitesides Group with Paper-Based Microfluidic (µPAD) Sensors in 2007. In this review article, the history of paper-based microfluidic systems, patterning of paper and chemical sensor applications are presented., Kimyasal sensör sistemleri, bilim ve teknolojideki ilerlemenin güzel bir örneği olarak karşımıza çıkan multidisipliner bir alandır. Kimyasal sensörler, algılayıcı tabaka, iletim sistemi ve sinyal okuma sistemlerinin entegre halde bulunduğu analitik cihazlardır. Hassasiyeti ve seçiciliği yüksek, düşük maliyetli, kullanımı kolay, taşınabilirlik gibi kriterlere sahip olmak zorundadır. Kriterleri sağlayabilmek için temel bilim ve mühendislikten faydalanılmaktadır. Multidisipliner çalışmaların ürünü ve sensör sistemlerinde büyük avantaj sağlayan önemli yapılardan biri de mikro akışkan sistemlerdir. Mikro akışkan sistemler, polidimetilsiloksan (PDMS), cam, kâğıt gibi farklı malzeme türleriyle 100 nm-100 µm arasında değişebilen kanal yapıların üretilebilme teknolojisidir. Her malzemenin kendine has avantaj ve dezavantajı bulunmakla beraber Whitesides Grubu’nun 2007 yılında Kâğıt Tabanlı Mikro akışkan (µPAD) Sensörlerle yapmış olduğu çığır açıcı çalışmalarla, μPAD kimyasal sensörlerin giyilebilir, klinik, gıda ve çevre gibi farklı alanlarda uygulamalarının her geçen gün arttığı görülmektedir. Bu derleme makalede, kâğıt tabanlı mikro akışkan sistemlerin tarihçesi, kâğıdın desenlendirmesi ve kimyasal sensör uygulamaları aktarılmaktadır.

Bu tez çalışması “TÜBİTAK Bilim İnsanı Destek Programları Başkanlığı (BİDEB)” tarafından 2210-C Yurt İçi Öncelikli Alanlar Yüksek Lisans Burs Programı ile ve Pamukkale Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinatörlüğü tarafından 2021FEBE036 nolu proje ile desteklenmiştir. Kardiyovasküler hastalıklar, dünya çapında çoğu ülkede önde gelen ölüm nedenidir ve hastalığın en önemli klinik belirtilerinden biri Kalp Yetmezliğidir (KY). Halen KY'den şüphelenilen hastalara tıbbi öykü, fizik muayene, elektrokardiyogram (EKG) ve kan testleri de dâhil olmak üzere tanı ve değerlendirmesi yapılmaktadır. KY sırasında kalp tarafından salgılanan bir protein olan Beyin Natriüretik Peptid (BNP), kardiyak bir hormondur ve KY durumunda önemli bir biyo belirteçtir. Hâlihazırda kullanılmakta olan kan testleri ile tespit edilmektedir. Bununla birlikte, çoğu test, merkezi bir laboratuvar ortamında yapılmaktadır ve 90-120 dakikalık bir geri dönüş süresine sahiptir. Bu kısıtlamalardan ötürü KY‟nin değerlendirilmesinde hekimi yönlendirecek pratik bir belirtece ihtiyaç duyulmaktadır. KY sırasında kalp tarafından salgılanan bir protein olan, BNP proteininden oluşan ve BNP‟ye kıyasla daha uzun yarı ömre sahip olan NT-proBNP‟nin az miktarda kan örneği üzerinden hassas ve hızlı sonuç verebilen bir biyosensör tasarımı oluşturulması, KY hastaları adına hayati önem taşımaktadır. Grafen tabanlı alan Alan Etkili Transistör (GFET) temelli biyosensörler, potansiyel olarak düşük maliyet, yüksek hassasiyet ve özgüllük ile hızlı, etiketsiz, elektriksel olarak algılama yapabilmeleri nedeniyle belirtilen kriterleri karşılama potansiyelindedir. Bu tez çalışmasında Fotolitografi ve Electrone Beam Lithography (EBL) yöntemleri kullanılarak Alan Etkili Transistör (FET) yapılı biyosensör platformları tasarlanmıştır. Kimyasal Buhar Biriktirme (CVD) Yöntemi ve Eksfoliasyon Yöntemi ile elde edilen 2 boyutlu grafen nanomalzemesi, çeşitli kimyasal metotlar kullanılarak bu elektrot yapılarına transfer edilerek, GFET biyosensör platformları elde edilmiştir. Elde edilen biyosensör platformlarının yapısal ve elektriksel karakterizasyonları (kuru ve sıvı koşullarda, back ve top gate konfigürasyonlarında) yapılmıştır. Heart Failure (HF) is one of the most common clinical presentations of cardiovascular disease and is the leading cause of death in most cases. Medical history, physical examination, electrocardiogram, and blood tests are used to diagnose and evaluate patients who are suspected of having heart failure worldwide. Brain Natriuretic Peptide (BNP) is a cardiac hormone and an important biomarker in HF. It is a protein that is produced by the heart during heart failure. Currently, blood tests are utilized to detect it. These tests are conducted in a central laboratory setting and take 90-120 minutes to complete. On a limited amount of blood samples, HF patients must develop a sensitive and quick biosensor design for NT-proBNP. It is a protein released by the heart during HF, comprises BNP protein, and has a longer half-life than BNP. Due to their capacity to provide quick, label-free electrical sensing with possibly low cost, high sensitivity, and specificity, graphene-based field Field-Effect Transistor-based (GFET) biosensors have the potential to meet specified criteria. Photolithography and Electron Beam Lithography were used to construct biosensor platforms as a Field Effect Transistor structure. To make GFET biosensors, the 2-dimensional graphene nanomaterial was synthesized by Chemical Vapor Deposition and Exfoliation Methods and then transformed into these electrode structures. The designed biosensor platforms were evaluated structurally and electrically (in dry and liquid conditions, including back and top gate configurations).

Bir demir depolama proteini olan ferritin, insanda oldukça yaygın olarak görülen demir eksikliği anemisi hastalığında belirteç olarak kullanılmaktadır. Ayrıca, ferritin insan vücudundaki demir dengesi ya da metabolizması için kritik bir öneme sahiptir. Her yaş grubunun savunmasız olduğu demir eksikliğinin uzun süre devamlılığı artan ölüm oranları ile ilişkili olmakla beraber çocuklarda gelişimi kalıcı olarak bozabilir. Bu nedenle demir eksikliğinin erken teşhisi ve sık sık kontrol edilmesi, demir eksikliği sonuçlarından kaçınmak için oldukça gereklidir. Biyomedikal uygulamalar için kullanılan alan etkili transistör (FET) biyosensörleri dönüştürücülerinde biyoreseptör modifikasyonu için kullanılmaktadır. Ayrıca nanomalzemelerin kullanılması ile FET biyosensörleri sağlam bir ilerleme kaydetmiştir. Bu çalışmada ferritin tayinine yönelik bir grafen alan etkili transistör biyosensör (GFET) platformu ve kapasitif EIS (elektrolit-yalıtkan-yarı iletken) FET biyosensör platformu geliştirilmiştir. FET’lerde iki boyutlu bir nanomalzeme olan grafenin kullanılmasıyla biyosensörün performansı üst düzeye çıkartılmıştır. Ayrıca biyosensör modifikasyon çalışmalarında nanopartiküllerin kullanılmasıyla yüksek hassasiyete ve seçiciliğe sahip bir biyoalgılama cihazı geliştirilmesi amaçlanmıştır. Tek tabakalı grafen kimyasal buhar biriktirme yöntemiyle üretilmiştir ve yapısal karakterizasyonu Raman Spektroskopisi kullanılarak yapılmıştır. Grafen, fotolitografi yöntemi ile üretilen farklı drain-source kanal aralıklarına sahip katkılı Si/SiO2 alttaşlara başarılı bir şekilde transfer edilmiştir. GFET’in elektriksel karakterizasyonu transfer ve çıkış eğrileri elde edilerek yapılmıştır. Ayrıca, devrenin iletkenliğe cevabı farklı tip gate elektrodu uygulanarak oluşturmuştur. Ek olarak, kanal genişliğine bağlı olarak değişen sensör direnci analiz edilmiştir. Biyosensör yüzey modifikasyonu üzerine çalışılan Kapasitif EIS FET’in ise elektrokimyasal olarak karakterize edilmiştir. Yüzey modifikasyon çalışmalarının sinyale etkisi kapasitans-voltaj (C-V) ve sabit kapasitans (ConCap) eğrileri elde edilerek analiz edilmiştir. Ferritin, an iron storage protein, is used as a marker in iron deficiency anemia, which is very common in humans. Also, it is a crucial protein for iron balance or metabolism in the human body. Long-term persistence of iron deficiency, to which all age groups are vulnerable, is associated with increased death rates, but it can permanently impair development in children. Therefore, early diagnosis and frequent control of iron deficiency are essential to avoid the consequences. Field-effect transistor (FET) biosensors used for biomedical applications are utilized for bioreceptor modification in transducers. They also made solid progress with the use of nanomaterials. Here, a graphene field-effect transistor (GFET) biosensor platform and a capacitive EIS (electrolyte-insulator-semiconductor) field-effect transistor biosensor platform for ferritin determination were developed. With the use of Graphene, a two-dimensional nanomaterial in FETs, the performance of the biosensor is increased to a higher level. Also, The high sensitivity and selectivity are aimed to achieve by developing biosensor modification studies using nanoparticles. Monolayer graphene was produced by the chemical vapor deposition method, and its structural characterization was done using Raman Spectroscopy. Graphene has been successfully transferred to doped Si/SiO2 substrates with different drain-source channel spacings by using photolithography. The GFET system was characterized by obtaining the transfer and output curves. Also, the conduction response of the created circuit was examined by applying different types of gate electrodes. Additionally, the change in sensor resistance depending on the channel width was analyzed. The Capacitive EIS FET, which was studied on biosensor surface modification, was electrochemically characterized. The effects of surface modification on the signal were analyzed by obtaining capacitance-voltage (C-V) and constant capacitance (ConCap) curves.

Çalışmanın amacı, hidrojen peroksit içeren çalışma ortamında önemli bir kanserojen olarak değerlendirilen Bisfenol A'nın katalaz enzimi üzerindeki inhibisyon etkisini dikkate alarak, BPA’nın spesifik tayini amacıyla katalaz enzim temelli yeni bir biyosensör geliştirmektir. Bu amaç dahilinde hazırlanan karbon pasta elektrot yüzeyine ilk olarak 10 mM’lık sisteamin çözeltisi damlatıldı. Bu sayede elektrot yüzeyinde tiyol grupları oluşturuldu ve ardından damlatılan 5 nm altın nanopartiküllerin tiyol grupları üzerinden immobilizasyonu sağlandı. Modifiye elektrot üzerine 10 mM’lık 3-merkaptopropiyonik asit damlatıldı ve karboksil gruplarını aktive etmek için elektrot 50 mM’lık EDC-NHS (1:1) çözeltisine daldırıldı. Son aşamada 10 mg/ml’lik katalaz enzim çözeltisi damlatılarak biyosensör hazırlandı. Sis/AuNP/3-MPA/Kat enzim temelli biyosensörün pH, sıcaklık ve tampon sistemi optimizasyonu yapılarak çalışma koşulları; enzim miktarı ve AuNP boyutu optimizasyonu yapılarak da biyoaktif tabaka bileşenleri ile ilgili parametreler belirlenmiştir. Biyosensörün karakterizasyonuna yönelik çalışmalarda ise doğrusal tayin aralığı, tekrarlanabilirlik, susbstrat spesifikliği, kronoamperometrik ölçümler ve örnek uygulaması amacı ile damacana suda BPA tayini ile ilgili sonuçlar elde edilmiştir. Tasarlanan biyosensör ile diferansiyel puls voltametirisi (DPV) metodu kullanılarak -0,15 V & +0,95 V potansiyel aralıkta ve K4[Fe(CN)6] içeren ortamda ölçümler alınmıştır. H2O2 konsantrasyonu (500 μM) sabit tutulurken BPA konsantrasyonu arttırılarak ölçümler yapılmıştır. BPA’nın katalaz enzimi üzerindeki inhibisyon etkisi ile artan BPA konsantrasyonu ile orantılı akım değerleri elde edilmiştir ve standart grafiği çizilmiştir. Deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlar incelenerek en iyi çalışma ortamı koşullarının 25 ºC’de 50 mM, pH 7,0 potasyum fosfat tamponu olduğu belirlenmiştir. BPA'nın doğrusal tayin aralığı 0,25 - 2,5 μM olarak bulunmuştur. Tekrarlanabilirlik çalışmaları ile 0,75 μM BPA için yapılan (n=10) ölçüm ile ortalama değer (x-)= 0, 756 μM, standart sapma (S.S.)= ± 0,769 μM ve % varyasyon katsayısı (%V.K.)= % 1,31 olarak bulunmuştur. Biyosensörün cevap süresi 22 saniyedir. Diferansiyel puls voltammetrisi ile yapılan çalışmanın tayin limiti 0,16 μM ve amperometri çalışmasının tayin limiti 0,45 μM ‘dir. Son olarak 6 ay boyunca bekletilmiş damaca suda BPA tayini için hazırlanan enzim temelli elektrotla ölçümler yapılmıştır., The aim of the study is to develop a new catalase enzyme-based biosensor for the specific determination of Bisphenol A, which is considered an important carcinogen based on the inhibition effect of Bisphenol A on the catalase enzyme in a working environment containing hydrogen peroxide. For this purpose, 10 mM cysteamine solution was first dripped onto the prepared carbon paste electrode surface. In this way, thiol groups were formed on the electrode surface and then immobilization of the dripped 5 nm gold nanoparticles over the thiol groups was achieved. 3-mercaptopropionic acid of 10 mM was dripped onto the modified electrode and the electrode was immersed in a 50 mM EDC-NHS (1:1) solution to activate the carboxyl groups. At the final stage, a 10 mg/ml catalase enzyme solution was dripped and a biosensor was prepared. By optimizing the pH, temperature and buffer system of the Cys/AuNP/3-MPA/Cat enzyme-based biosensor, the operating conditions were determined; the amount of enzymes and the size of AuNP were optimized, and the parameters related to the bioactive layer components were determined. In the studies aimed at characterizing the biosensor, results were obtained regarding the determination of BPA in the water of the vessel for the purpose of linear range of determination, repeatability, substrate specificity, chronoamperometric measurements and sample application. Measurements were taken using the differential pulse voltammetry (DPV) method in the potential range of -0,15 V & +0,95 V and in the medium containing K4[Fe(CN)6] with the designed biosensor. While the H2O2 concentration (500 μM) was kept constant, measurements were made by increasing the BPA concentration. Due to the inhibition effect of BPA on the catalase enzyme, current values proportional to the increased BPA concentration were obtained and the standart graph was plotted. When the results obtained from experimental studies were examined, it was determined that the best working environment conditions were 50 mM at 25 ºC and pH 7,0 potassium phosphate buffer. The linear range of determination of BPA was found to be 0,25 – 2,5 μM. After the repeatability studies, the mean value (x)= 0,756 μM with the measurement (n=10) made for 0.75 μM BPA, the standard deviation (S.S.)= ± 0,769 μM and % coefficient of variation (% V.K.)= 1,31%. The response time of the biosensor is 22 seconds. The limit of detection of the study with differential pulse voltammetry is 0,16 μM and the limit of detection of the amperometry study is 0,45 μM. Finally, measurements were made with an enzyme-based electrode prepared for the determination of BPA in the water of the vessel, which was kept for 6 months.

Under oxidative stress conditions, which are defined as the deterioration of antioxidant and prooxidant balance in the organism in favor of prooxidants, ROS species that trigger the formation of various diseases occur. The fact that these harmful species cause oxidative damage to biological macromolecules is expressed as prooxidant activity. In this study, Cu(II)‒catalyzed prooxidant activities of pomegranate, apricot, peach, and pear juices and extracts of mint, white tea, and rosehip were measured by using gold nanoclusters synthesized via chicken egg white proteins. Fluorometric and spectrophotometric gold nanocluster biosensors and carbonyl assay were used. The fruit juices were used directly by diluting with pure water. Herbal plant samples were extracted in an ultrasonic water bath, filtered through microfilters, and stored in the refrigerator. Total prooxidant activities of fruit juices and herbal plants were calculated in terms of mM epicatechin equivalent, and the results obtained by applying all methods were compared with each other. It has been found that the applied methods can be used to accurately determine the total prooxidant activity of many food products., Organizmadaki antioksidan ve prooksidan dengesinin prooksidanlar lehine bozulması olarak tanımlanan oksidatif stres koşulları altında, çeşitli hastalıkların oluşumunu tetikleyen ROS türleri meydana gelmektedir. Bu zararlı türlerin biyolojik makromoleküllerin oksidatif hasarına sebep olması prooksidan aktivite olarak ifade edilir. Bu çalışmada yumurta akı proteinleri ile sentezlenen altın nanokümeler kullanılarak nar, kayısı, şeftali ve armut suları ile nane, beyaz çay ve kuşburnu özütlerinin Cu(II)‒katalizli prooksidan aktiviteleri ölçüldü. Florometrik ve spektrofotometrik altın nanoküme biyosensörleri ile karbonil yöntemi kullanıldı. Meyve suları doğrudan saf suyla seyreltilerek kullanıldı. Şifalı bitki örnekleri ise ultrasonik su banyosunda ekstrakte edildikten sonra mikrofiltreden süzülüp buzdolabında saklandı. Meyve suları ve şifalı bitkilerin toplam prooksidan aktiviteleri mM epikateşin eşdeğeri cinsinden hesaplandı ve tüm yöntemlerin uygulanmasıyla elde edilen sonuçlar birbirleri ile karşılaştırıldı. Uygulanan yöntemlerin birçok gıda ürününün toplam prooksidan aktivitesinin hassas bir şekilde tayin edilebilmesi için kullanılabileceği görüldü.

Methicillin-resistant Staphylococcus aureus (MRSA) is an essential pathogen for public health and this bacteria commonly cause serious infectious in humans. In recent years, MRSA bacteria are detected by the bacterial culture and nucleic acid-based methods which are time-consuming and labor-intensive. In this study, a novel liquid crystal (LC)-based biosensing system was developed to overcome these limitations. The objective of this study was to detect the presence of MRSA bacteria which prepared within the isotonic water and phosphate buffer saline (PBS). In this system, the binding of MRSA bacteria to the dimethyloctadecyl [3-(trimethoxysilyl) propyl] ammonium chloride (DMOAP)-coated surface disrupted the orientation of LCs, triggering a transition from a homeotropic orientation to a random one. This transition in the orientation of the LCs was observed as a change from a dark optical LC image to a bright one under a polarized light microscope (POM) and the reflection values of LC molecules were determined by using a spectrometer. Through this sensing mechanism, MRSA bacteria prepared within the isotonic water was detected ranging from the 9.2x103 CFU/mL to 9.2x107 CFU/mL concentration. Furthermore, MRSA bacteria prepared in PBS was detected in the concentration range of 7.1x104 CFU/mL to 7.1x108 CFU/mL by using this system., Metisiline dirençli Staphylococcus aureus (MRSA), halk sağlığı için temel bir patojendir ve bu bakteri genellikle insanlarda ciddi enfeksiyonlara neden olur. Son yıllarda MRSA bakterileri, zaman alıcı ve emek yoğun olan bakteri kültür ve nükleik asit esaslı yöntemlerle tespit edilmektedir. Bu çalışmada, bu sınırlamaların üstesinden gelmek için yeni bir sıvı kristal tabanlı biyoalgılama sistemi geliştirilmiştir. Bu çalışmanın birincil amacı, izotonik su ve fosfat tamponlu salin (PBS) içinde hazırlanan MRSA bakterilerinin varlığını tespit etmekti. Bu sistemde, MRSA bakterilerinin dimetiloktadesil [3- (trimetoksisilil) propil] amonyum klorür (DMOAP) kaplı yüzeye bağlanması, LC'lerin oryantasyonunu bozarak homeotropik bir yönelimden rasgele olana geçişi tetikledi. LC'lerin yönelimindeki bu geçiş, polarize ışık mikroskobu (POM) altında karanlık bir optik LC görüntüsünden parlak bir görünüme bir değişim olarak gözlemlendi ve LC moleküllerinin yansıma değerleri bir spektrometre kullanılarak belirlendi. Bu algılama mekanizması sayesinde, izotonik su içerisinde hazırlanan MRSA bakterileri 9,2x103 CFU/mL ila 9, x107 CFU/mL konsantrasyon aralığında tespit edildi. Ayrıca bu sistem kullanılarak 7.1x104 CFU/mL ile 7.1x108 CFU/mL konsantrasyon aralığında PBS'de hazırlanan MRSA bakterileri tespit edildi.

This study was designed to investigate the performance of carbon nanotubes (CNT) modified carbon paste and carbon printed electrodes (SPE) produced in laboratory conditions. the effect of carbon nanotube use on signal enrichment was determined by using cyclic voltammetry (CV), square wave voltammetry (SWV) or differential pulse voltammetry (DPV) techniques based on potassium ferricyanide/ ferrocyanide or guanine signal. the application of different activation procedures to the electrode surface such as chemical (H2SO4, acetone, N,N-Dimethylformamide or NaOH) or electrochemical (different potential applications) were presented in this study. It was observed that the activation procedure applied to the nanotube modified electrode has strong effects on signal enrichment. From these procedures it was determined that the guanine signal obtained in activation with NaOH increased about 62-fold. It was also found that different nanotube species gave different responses to the activation processes. the optimum conditions of the nanotube-based biosensor were also presented., Bu çalışmada karbon nanotüpler (CNT) ile modifiye edilmiş karbon pastası (CPE) ve laboratuvar koşullarında basılarak üretilen perde baskılı karbon (SPE) elektrotların performansı karşılaştırılmış ve dönüşümlü voltametri(CV), kare dalga voltametri (SWV) veya diferansiyel puls voltametri (DPV) teknikleri kullanılarak elde edilen potasyum ferri / ferrosiyanür veya guanin sinyallerindeki artış miktarı tayin edilmiştir. Bu çalışmada elektrotlara kimyasal (H2SO4, aseton, N, N-Dimetilformamid veya NaOH) veya elektrokimyasal (farklı potansiyel uygulamaları) gibi farklı aktivasyon prosedürleri uygulanmıştır. Nanotüp modifiye elektrota uygulanan aktivasyon prosedürünün sinyal zenginleşmesi üzerine güçlü etkileri olduğu gözlenmiştir. Bu prosedürlerden NaOH ile aktivasyonda elde edilen guanin sinyalinin yaklaşık 62 kat arttığı tespit edilmiştir. Bu çalışmada ayrıca farklı nanotüp türlerinin aktivasyon proseslerine farklı yanıtlar verdiği de bulunmuştur. Nanotüp bazlı biyosensörün optimum şartları da ayrıca sunulmuştur.

Biyosensörler, temel biyolojik süreçleri anlamamıza yardımcı olan değerli bilgileri kodlayan biyomoleküllerin ve biyo-işlevlerin dinamik değişikliklerini izlemek için tasarlanmış temel araçlardır. Günümüzde doku histolojisi, doku analizi ihtiyacını karşılayan en yaygın analitik tekniktir. Bu teknik, uç nokta analizi, yüksek maliyet ve uzun hazırlık süresi ile sınırlıdır. Uygulamalarda, gerçek zamanlı izlemedeki zorluklar ve nitel yorumlamada ortaya çıkan etik sorunlar nedeniyle kullanımı avantajlı değildir. Bu nedenle, boyuta bağlı olarak farklı fizikokimyasal özelliklere sahip nanometre ölçekli malzemeler, son zamanlarda biyolojik algılama (sensör) uygulamaları için umut verici adaylar olarak ortaya çıkmıştır. Bu sensör yapıları, önemli fizyolojik parametrelerin gerçek zamanlı değişikliklerine benzersiz bir bakış açısı sağlar. Sensör bileşenlerinin iki veya daha fazla sinyal aktarım mekanizmasına dayalı olarak çalıştığı çok modlu (multi mod) nanosensörlerin yarattığı sinerji daha ayrıntılı olarak elde edilir. Yogi Berra'nın "Sadece izleyerek çok şey gözlemleyebilirsiniz" ifadesi, biyosensörlerde biyoalgılama işlevinde sadece küçük bir ayarlama ile yerine getirilir. Pek çok biyolojik süreç, basitçe yüksek uzay- zamansal algılayıcı tepkileri takip edilerek gözlemlenir. Makalemizde son yıllarda in vitro veya in vivo ölçümlere uygulanan nanobiyosensör cihazlarındaki önemli gelişmelere değinilmektedir. Biyolojik algılama uygulamaları için birden fazla mekanizma içeren nanobiyosensörlerin son gelişmelerine kısaca değinilecektir. Biosensors are key tools designed to monitor the dynamic changes of biomolecules and bio-functions that encode valuable information that helps us understand fundamental biological processes. Today, tissue histology is the most common analytical technique that meets the need for tissue analysis. This technique is limited by endpoint analysis, high cost, and long preparation time. In applications, its use is not advantageous due to difficulties in real-time monitoring and ethical problems arising in qualitative interpretation. Therefore, nanometer- scale materials with different physicochemical properties depending on size have recently emerged as promising candidates for biological sensing (sensor) applications. These sensor structures provide unparalleled insight into real-time changes of important physiological parameters. The synergy created by multi-mode (multi-mode) nanosensors, in which the sensor components operate based on two or more signal transmission mechanisms, is achieved in greater detail. Yogi Berra's statement, "You can observe a lot just by watching" is fulfilled with only a small adjustment to the biosensing function in biosensors. Many biological processes are observed simply by following high spatio-temporal sensor responses. In our article, important advances in nanobiosensor devices applied to in vitro or in vivo measurements in recent years are mentioned. Recent developments of nanobiosensors, which include multiple mechanisms for biological sensing applications, will be briefly discussed.

Biyosensörler esas itibarıyla, bir biyo algılama materyali ve bir transdüser içerir. Biyolojik ve kimyasal etken maddelerin tespitinde kullanılır. Enzimler, antikorlar, nükleik asit çalışmaları, hücreler, dokular ve organelleri içeren biyolojik algılama malzemeleri, elektrokimyasal, optik, piezoelektrik, termal ve manyetik cihazlar gibi hedef analitleri ve transdüserleri seçici olarak tespit edebilir ve nicel olarak görüntüleyebilir. Biyoçipler, biyolojik olarak kullanılabilen mikroişlemciler olarak tanımlanır. Bir biyoçip, ultraminyatürize test tüpleri seti olarak algılanabilir. Bu sistem pek çok testin aynı anda ve çok hızlı bir biçimde yapılabilmesine imkân sağlar. Biyoçip aynı zamanda, bir numuneden birçok farklı bölgeye bakabilme avantajı da sunar. Son yıllarda biyomedikal uygulamalarında biyosensör ve biyoçipler sıklıkla tercih edilmektedir. Çünkü biyosensörler ve biyoçipler hastalıkların erken tanısında ve yaşam kalitesinin yükseltilmesinde önemli bir yere sahiptir. Nanoteknoloji veya chip teknolojisi kullanılarak geliştirilen yeni nesil biyosensörler, sonuçların daha kolay izlenmesi ve değerlendirilmesini sağlamaktadır. İnsanlar atomları anlamaya, atomları yeniden düzenlemeye, birçok yapıyı atomik (mikro, nano vb. Ölçeklere) boyutlara indirgemeye çalışırken birçok icat ortaya çıkmıştır. Bunlardan biri şüphesiz MEMS teknolojisidir. Bu çalışmada, biyosensör ve biyoçip uygulamaları üzerine yapılan çalışmalar incelenmiştir. Yeni teknolojinin kullanım alanları araştırılmıştır. Biyosensör ve biyoçip alanında yapılan uygulamalar incelenmiştir., The biosensors essentially comprise a biosensing material and a transducer. It is used in the determination of biological and chemical active substances. Biosensing materials including enzymes, antibodies, nucleic acid studies, cells, tissues and organelles can selectively identify and quantitatively display target analytes and transducers such as electrochemical, optical, piezoelectric, thermal and magnetic devices. Biochip, at the same time offers the advantage looking at many different regions from one sample. In recent years biosensors and biochips have been frequently preferred in biomedical applications. Because biosensors and biochips have an important place in the early diagnosis of diseases and the promotion of quality of life. New generation biosensors, developed using nanotechnology or chip technology, provide easier monitoring and evaluation of results. Many inventions have arisen as people try to understand atoms, rearrange atoms, and reduce many structures to atomic (micro, nano, etc.) dimensions. One of them is undoubtedly MEMS technology. In this study, studies on biosensor and biochip applications are examined. The areas of use of the new technology have been researched. Biosensor and biochip applications have been examined.

Toksin maddeler, gıda güvenliğini tehdit eden ve canlı organizmaların ölümüne neden olabilen biyolojik tehlike unsurları arasındadır. Geleneksel yöntemlerin dışında, gıda toksinlerini analiz etmek için biyosensörler son yıllarda geniş kullanım alanı bulmuştur. Bu sensörlerin yapılarına enzimler, hücreler, dokular, antikorlar, DNA vb. biyolojik materyallerin eklenmesiyle isimlendirilmiştir. Bu çalışmada deniz ürünlerinde önemli bir toksin madde niteliğinde olan domoik asitin hızlı ve güvenilir olarak tespit edilmesi için tek kullanımlık perde baskılı elektrotlar (SPE) kullanılmıştır. SPE'ler, tek seferde çok sayıda üretilebilen, ön işlem ya da eğitimli kullanıcıya ihtiyaç duyulmayan, kullanımı kolay ve gerçek zamanlı algılama için uygun özellikteki ucuz malzemelerdir. Bu çalışmada, altın SPE'ler (SPGE) potasyum ferrisiyanür redoks probu ile inkübe edilmiş ve örneklerin elektrokimyasal empedans spektroskopi (EIS) analizi karakterize edilerek değerlendirilmiştir. SPGE'lere biyofonksiyonel özellikler kazandırmak için, dört farklı derişimde domoik asit (DA) solüsyonu inkübe edilerek empedans ölçümleri alınmıştır. Empedans ölçümleri sonrasında elde edilen Nyquist grafikleri değerlendirilmiştir. Ayrıca SPGE'lerin yüzey özellikleri atomik kuvvet mikroskobu (AFM), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve SEM cihazına entegre enerji yayılımlı X ışını (EDX) analiziyle incelenmiş ve sonraki çalışmalarda yüzeyde oluşacak diğer ara katmanların EIS ölçümlerinde karşılaşılabilecek olası sorunlar tartışılmıştır. Sonuç olarak, elde edilen biyosensörlerin düşük hata paylarıyla çalışacağı ve toksin analizinin sonuçlarının gelecekteki çalışmalar için önemli olması beklenmektedir Toxins are among the biological hazard elements that threaten the safety of food and can cause the death of living organisms. Apart from traditional methods, biosensors to analyze food toxins have found wide use in recent years. These sensors include enzymes, cells, tissues, antibodies, DNA, etc. which are named by the addition of the biological agents. In this study, disposable screen-printed electrodes (SPE) were used to detect domoic acid, which is an important toxic substance in seafood, in a quick and reliable manner. SPEs are inexpensive materials that can be produced in large numbers at once, do not require pre-treatment or trained users, are easy to use and are suitable for real-time detection. In this study, gold based SPEs (SPGE) were incubated with potassium ferricyanide redox probe and electrochemical impedance spectroscopy analysis (EIS) of the samples were characterized and evaluated. Impedance measurements were taken by incubating domoic acid (DA) solutions at four different concentrations in order to gain biofunctional properties to SPGEs. Nyquist plots were obtained after impedance measurements, then the results were evaluated. In addition, the surface properties of SPGEs were examined by atomic force microscope (AFM), scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive X ray (EDX) analysis which is integrated to the SEM device, and in subsequent studies, possible problems that may be encountered in EIS measurements of other intermediate layers that will form on the surface were discussed. Consequently, it is expected that our develop biosensor can be operated with low margins of error and the results of the toxin analysis will be important for the future studies in the field

Günümüzde maddelerin kötüye kullanımının her yıl büyük bir hızla artması sebebiyle, önemli toplumsal halk sağlığı sorunlardan biri olmaya devam etmektedir. Metamfetamin (METH) kannabislerden sonra en çok kullanımı olan ve merkezi sinir sistemini üzerinde çok çeşitli güçlü etkileri olan güçlü bir yasadışı maddedir. Her yıl artan kullanım sayılarına bağlı olarak, METH tespiti ve takibi büyük bir öneme sahiptir. METH analize yönelik mevcut veriler incelendiğinde, aptamer temelli çalışmaların oldukça kısıtlı olduğu görülmüştür. Bu tez çalışması kapsamında, çeşitli aptamer dizileri ile hızlı, pratik, kullanımı kolay ve yenilikçi aptasensör sistemelerinin geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla SELEX metodu ile geliştirilen aptamer dizileri (Apta-1, Apta-2, Apta-3, Apta-4), uygun yüzey kimyası ile altın elektrot (GE) ve yüzey baskılı elektrot (SPGE) altın-tiyol affinitesinden faydalanılarak immobilize edilmiştir. Yüzey karakterizasyonu aşaması elektrokimyasal yöntemler ile analiz edilmiş ve başarılı bulunmuştur. Geliştirilen aptasensör sistemlerinin analitik parametreleri incelendiğinde en iyi sonuçların Apta-4 dizisi ile elde edildiği görülmüştür. Bu sonuçlara göre GE/Apta-4/METH test sisteminin çalışma aralığı 0,1-50 ng/mL bulunmuş ve aptasensör sistemi 100 ng/mL’de doygunluğa ulaşmıştır. GE/Apta-4/METH test sisteminin dedeksiyon limiti (LOD) ise 0,467 ng/mL olarak bulunmuştur. Tez çalışması sonucunda, hedef molekül olarak seçilen METH analizine yönelik yenilikçi, ucuz, kullanımı kolay ve hızlı aptasensör test sistemi elde edilmiştir., Nowadays, rapid growth of a drug abuse continues to be one of the major socio-economic health problem and rate of substance abuse is increasing every year. Methamphetamine (METH) is a potent illicit drug with the most use after cannabis and a broad range of potent effects on the central nervous system. Depends on the increasing rate of drugs abuse, testing of METH is significant. When the available data for METH analysis were examined, it was seen that aptamer-based studies were quite limited. Within the scope of this thesis, it is aimed to develop fast, practical, easy-to-use, and innovative aptasensor systems with various aptamer sequences. For this aim, different aptamer sequences (Apta-1, Apta-2, Apta-3, Apta-4) developed by the SELEX method were immobilized on gold electrode (GE) and screen-printed gold electrode (SPGE) with suitable surface chemistry using gold-thiol affinity. The surface characterization step was analyzed by electrochemical methods and was found to be successful. When the analytical parameters of the developed aptasensor systems were examined, it was seen that the best results were obtained with the Apta-4 sequence. According to these results, the linear range of the GE/Apta-4/METH aptasensor was found to be 0.1-50 ng/mL, and the aptasensor system reached saturation at 100 ng/mL. The detection limit (LOD) of the GE/Apta-4/METH aptasensor was found to be 0.467 ng/mL. As a result of the thesis study, an innovative, inexpensive, easy-to-use, and fast aptasensor test system for METH analysis selected as the target molecule was obtained.

Gazotransmitterler, ihtiyaca göre enzimatik olarak üretilebilen ve etkilerini reseptör-ligand etkileşimi yerine difüzyonla etki bölgesinde çeşitli yolakların regülasyonu ile gösteren gaz halindeki moleküllerdir. Nitrik oksit, hidrojen sülfat ve karbon monoksit sinyal molekülleri, şimdiye kadar gazotransmitter olarak sınıflandırılan moleküllerdir. Bir molekülün gazotransmitter olarak adlandırılabilmesi için enzimatik olarak üretilebilir, reseptör etkileşiminden bağımsız difüzyon yoluyla plazma membranından geçerek ikincil haberci molekül olsun ya da olmasın konsantrasyona bağlı etkisini gösterebilmelidir. Gazotransmiterler arasındaki karmaşık ilişki ve bunların kardiyovasküler sistem üzerindeki paradoksal etkileri yeni çalışma konuları oluşturmuştur. Bu gazotransmiterler arasındaki karmaşık etkileşim ve bu moleküllerin evrimsel olarak korunmuş enzimler tarafından düzenlenmesi, zamanın başlangıcından beri farklı biyolojik hastalıklar üzerinde düzenleyici etkiye sahip olduklarını düşündürmektedir. Son zamanlarda, kardiyovasküler hastalıklarda düzenleyici etkilerinden dolayı ilgi çekici ajanlar haline gelmişlerdir. Ayrıca, gazotransmitterlerin konsantrasyona bağlı etki göstermeleri tespit edilmelerine yönelik sistemler geliştirilmesinine yönelik çalışmaların başlamasına sebep olmuştur. Gerçekleştirilen çalışma temel olarak CO gazotransmitterine odaklanmakta olup; damar tonusu üzerindeki etkisini ve bu süreçte diğer gazotransmitterlerle olan etkileşimini incelemektedir. Ayrıca, CO gazotransmitter tespiti için yeni bir biyosensörler prensibi ortaya koymaktadır. Biyosensörün çalışma prensibi sıvı kristallerin optik özelliklerine ve bunlarda değişim meydana getiren enzim-substrat-inhibitör etkileşiminden oluşmaktadır. Çalışma kapsamında elde edilen eksojen CO kaynaklı vasodilatasyon ve maksimum kasılma sonuclarında endotele bağlı meydana gelen farklılıklar, NO gazotransmiteri ile etkileşimi açıkça ortaya koymaktadır. CO ve H2S gazotransmitterleri arasındaki etkileşim ise H2S öncüsü L-sistein, eksojen H2S donörü NaHS ve seçici olmayan H2S inhibitörü AOAA inkübasyonları varlığındakümülatif CORM-2 doz-yanıt deneyleri yapılarak araştırılmıştır. Bunun sonucunda endotelli ve endotelsiz dokularda farklı sonuçlar elde edilmiştir. Ayrıca, H2S gazotransmiterinin bazal CO üretimi üzerine olan etkisinin araştırılması için hem oksijenaz inhibitörü CrMP ve CO öncülü Hemin inkübasyonu varlığında NaHS ve L-sistein kümülatif doz-yanıt deneyleri yapılmıştır. Bunun sonucunda hemin inkübasyonu yüzde gevşeme değerlerinde artışa sebep olurken CrMP inkübasyonu yüzde gevşeme yanıtlarını azaltmıştır. Sıvı kristal prensipli bir sisteme dayanan ve doğal olarak meydana gelen bir enzimatik reaksiyonu taklit ederek eksojen olarak üretilen CO molekülünü tespit için bir biyosensör geliştirme üzerine çalışmalar yapılmıştır. Sonuç olarak, basit bir LC sistemi ile CO tespitinin enzimatik reaksiyona dayanarak optik olarak gözlemlenebilir bir biyosensör prensibine dönüştürülmesi başarılmıştır. Doğada aerobik solunum sırasında bir ETS elementi olarak görev yapan Sitokrom C Oksidaz (COX) enziminin, substratı olan sitokrom C ile etkileşimi CO molekülü tarafından bloke edilerek inhibe edilebilir. CO molekülünün bu ezimatik reaksiyonu üzerine olan inhibisyon etkisi kullanılmıştır. Biyosensör bu temel üzerinden inhibisyona bağlı olarak CO tayini yapmaktadır., Gasotransmitters are gaseous molecules that can be produced enzymatically at need, can penetrate through the plasma membrane by diffusion instead of receptor-ligand interaction and show their effects in a concentration-dependent manner with or without secondary messenger molecule. NO, H2S and CO signaling molecules are the molecules so far classified as gasotransmitters. The complex relation between gasotransmitters and their paradoxical effect on the cardiovascular system has created a new research area. Since the complex interactions between gasotransmitters are regulated by evolutionarily preserved enzymes, gasotransmitters have had their regulatory impact on different biological diseases since the beginning of time. Furthermore, the concentration-dependent mechanism of action of gasotransmitters makes their concentration and presence detection a point of interest. This study has mainly focused on CO gazaotransmitter; its effect on vascular tonus and its interaction with other gasotransmitters during this process. Also, this study reveals a new approch to determination of CO molecule via biosensors. The differences in the results of exogenous CO-induced vasodilation and maximum contraction obtained within the scope of the study clearly demonstrate the interaction with the NO gasotransmitter. The interaction between CO and H2S gasotransmitters was investigated using the combination of H2S precursor L-Cysteine, exogenous H2S donor NaHS and nonselective H2S inhibitor AOAA incubations with cumulative CORM-2 dose-response experiments. These results reveal that endothelium integrity plays a tremendous role in CO-induced vasodilation. Moreover, to investigate the effect of H2S gasotransmitter on basal CO production, heme-oxygenase inhibitor CrMP and CO precursor Hemin incubation applications were performed with the combination of NaHS and L-Cysteine cumulative doseresponse experiments. As a consequence of this experiment, hemin incubation results increased vasodilation levels whereas CrMP incubation decreased these results. Moreover, studies have been carried out on the development of a biosensor for the detection of exogenously produced CO molecule by mimicking a naturally occurring enzymatic reaction based on a LC principle system. As a result, it has been achieved to detect CO with a simple LC system principle which is an optically observable biosensor based on enzyme-substrate-inhibitor relation. The interaction of the enzyme Cytochrome C Oxidase (COX), which functions as an ETS element during aerobic respiration in nature, with its substrate, cytochrome C, can be inhibited by blocking it by the CO molecule. The inhibition effect of the CO molecule on this ezimatic reaction was used. The biosensor determines CO based on inhibition on this basis. As a conclusion of this study, endothelial integrity plays a tremendously important role in CO gasotransmitter caused vasodilation. Furthermore, during this study, a novel method was developed to detect CO gasotransmitter based on an optical system that consists of LC and enzymesubstrate- inhibitor interaction.

Leishmaniasis, farklı türlerdeki Leishmania parazitlerinin vektör kum sineği aracılığı ile bulaştığı bir grup hastalıktır. Hastalık insanda parazitin yerleşim yerine göre klinik olarak başlıca kutanöz leishmaniasis, visseral leishmaniasis ve mukozal leishmaniasis olarak isimlendirilmektedir. Türkiye'de yılda 20-30 visseral leishmaniasis ve 2000 civarında kutanöz leishmaniasis hastası bildirilmektedir. Günümüzde kutanöz leishmaniasis tanısında birtakım sorunlarla karşılaşılmaktadır. Klasik tanı yöntemi olarak mikroskopi yönteminin hassasiyeti düşüktür ve deneyim gerektirmektedir. Kültür yöntemi ise hassasiyetinin düşük olması, yoğun emek gerektirmesi ve zaman alıcı olması nedeniyle çoğu merkezde rutin tanıda kullanılamamaktadır. Modern tanı yöntemi olarak moleküler tanı ile çok hassas ve hızlı tanı konabilmektedir ancak kontaminasyonun engellendiği özel laboratuvar, pahalı ekipman, optimizasyon ve deneyim gerektirdiği için rutin tanıda yaygın olarak kullanılamamaktadır. Antikorların saptandığı serolojik tanının ise hastalığın lokalize olarak deride yerleşmesi nedeniyle hassasiyeti düşük olup, antijen saptanan hızlı tanı testleri ise son yıllarda üretilmiş ve halen deneme aşamasındadır. Hızlı tanı testleri ülkemizde başarılı bulunsa bile ticari olarak alındığında pahalı yöntemler olup rutin tanıda kullanımı mümkün görünmemektedir. Bu nedenlerle özellikle çok pahalı ekipman gerektirmeyen, rutin tanı laboratuvarlarında kullanılabilecek hassas ve hızlı sonuç veren yeni tanı yöntemlerine ihtiyaç duyulmaktadır. Leishmaniasis tanısında altın standart olarak kabul edilen kültür yönteminin sonuç verilme süresi bir aya kadar uzayabileceğinden, daha kısa sürede yüksek duyarlılıkla tanı olanağı sağlayan bir yöntemin bulunması leishmaniasis tanısında büyük kolaylık sağlayacaktır. Etkene özgü geliştirilen biyosensörler, bildiğimiz tanı yöntemlerine göre çoğu zaman spesifik ve duyarlı sonuçların pratik ve kısa sürede alınmasını sağlamaları, tekrar kullanılabilir model olarak ya da düşük maliyetle tek kullanımlık şekilde seri olarak üretebilmeleri nedeniyle gelecek vaat eden biyoanalitik sistemlerdir. Çalışmamızda biyosensörlere etken Leishmania spp. parazitine karşı oluşturulmuş monoklonal antikor sabitlenerek parazitin antijeninin tanınması araştırılmış ve optimize edilmiştir. Diferansiyel Puls Voltametri, Elektrokimyasal İmpedans Spektroskopisi ve Döngüsel Voltametri ölçümleri sonucunda biyosensör sisteminin Leishmania spp. tayininde oldukça duyarlı olduğu görülmüştür., Leishmaniasis is a group of diseases transmitted by vector sand flies of Leishmania parasites of different species. The disease is clinically referred to as cutaneous leishmaniasis, visceral leishmaniasis and mucosal leishmaniasis according to the location of the parasite in humans. Totally 20-30 visceral leishmaniasis and around 2000 cutaneous leishmaniasis patients are reported annually in Turkey, respectively. Currently, a number of problems are encountered in the diagnosis of cutaneous leishmanaisis. As a classic diagnostic method, microscopy is low in sensitivity and requires experience. The culture method, on the other hand, cannot be used in routine diagnosis in most centers due to its low sensitivity, intensive labor and time-consuming. A very precise and fast diagnosis can be made with molecular diagnosis as a modern diagnostic method, however because of the requirement of a special laboratory where contamination is prevented, expensive equipments, optimisation and experience, it cannot be used in routine diagnosis widely. Serological diagnosis of antibodies are low in sensitivity due to the localisation of the lesions in the skin, while rapid diagnostic tests detected antigen have been produced in recent years and are still in the trial stage. Even if rapid diagnostic tests are successful in our country, they are expensive methods commercially and their use in routine diagnosis does not seem possible. For these reasons, new diagnostic methods that do not require very expensive equipment, which provide precise and fast results that can be used in routine diagnostic laboratories, are needed. Since the culture method, which is considered the gold standard in the diagnosis of leishmaniasis, the duration of the result can extend up to one month, the presence of a method that provides diagnosis with high sensitivity in a shorter time will provide great convenience in the diagnosis of leishmaniasis. Agent-specific developed biosensors are promising bioanalytical systems because they can be produced commercially as a reusable or in a single use as disposable models at low cost, often providing specific and sensitive results in a practical and short time compared to traditional diagnostic methods. In our study, the recognition of the parasite's antigen was investigated and optimized by fixing the Leishmania spp. monoclonal antibody to biosensors. As a result of electrochemical measurements of Differantial Pulse Voltametry, Electrochemical Impedance Spectroscopy and Cyclic Voltametry, Leishmania spp. biosensor system has been shown to be very sensitive in determination of the parasite antigen.

Nowadays, diabetes is a metabolic disease characterized by hyperglycemia by a problem in insulin secretion, insulin action, or both. It is known that oxidative damage plays an important role in the development of vascular and neurogenic complications of diabetes and antioxidants are effective on these pathologies. The aim of this study was to investigate the possible antidiabetic and antioxidant effects of Ferula elaeochytris root extract, commonly known as “ÇAKŞIR” in South and Southeastern Anatolia. Ferula elaeochytris was collected from the Engizek plateau of Kahramanmaraş. The plant root was prepared on a clean and dry surface and ground for grinding. The inhibitory effect of Ferula eleaochytris on glucose was determined electrochemically with the biosensor device, and total phenolic content was determined by Folin-Ciocalteu method as an indicator of antioxidant activity. In this study, according to electrochemical analysis with biosensor device, a linear decrease in glucose levels was observed depends on the decrease of enzyme-substrate interaction as a result of the addition of 100 µl cumulatively 1 minute (min) intervals of Ferula elaeochytris root extract (N=120). In addition, the total phenolic content of this plant was detected (41.45±2.38 mg GAE/g, n:3) by Folin-Ciocalteu method. It can be concluded that Ferula elaeochytris may have a hypoglycemic effect owing to its inhibitory effect on glucose levels and Ferula elaeochytris may also have a possible antioxidant source by means of the plant has a high capacity of total phenolic content. With the advanced studies to be done, it will be able to provide a more conscious utilization in accordance with the purpose of this unconsciously used plant by many people.

Amaç: Bu çalışmada tükürük numunelerinde ürik asit miktar tayini için yeni bir amperometrik biyosensör kullanılması amaçlanarak, hazırlanan sistemde elektrodun iyi çalışma koşullarının belirlenmesi ve çalışmayı etkileyen faktörlerin tanımlanması hedeflenmiştir. Gereç ve Yöntem: Hazırlanan biyosensörde, BSA/jelatin kullanarak grafit elektrot üzerindeki ürikaz enzimi glutaraldehit ile çapraz bağlanmaktadır. Optimizasyon çalışmaları sırasında jelatin, sığır serum albümini ve glutaraldehit miktarları belirlendi. Karakterizasyon çalışmaları sırasında tekrarlanabilirlik, doğrusal ölçüm aralığı ve raf ömrü çalışmaları yapılmıştır. Validasyon ve verifikasyon çalışmaları için genç erişkin bireyler kontrol grubunu oluşturdu (n=26). Tükürük örneklerinden ürik asit değerleri kemilüminesans prensibi ile çalışan otoanalizör ile ölçüldü ve biyosensör sonuçları ile karşılaştırıldı. Bulgular: Tayin sınırının 6,0x10-4mM olduğu ve ürik asit konsantrasyonu için 6,0x10-4-5,0x10-3 mM aralığında doğrusal sonuçlar elde edildiği belirlenmiştir. Raf ömrü çalışmalarına baktığımızda sonuçlar 40. günün sonunda %82,5 oranında korunmuştur, ölçüm tekrarlanabilirliği (n=15) standart sapması (S.S)=±0,1 ve % varyasyon (değişim) katsayısı (V.K)=0,2’dir. Otoanalizör sonuçları biyosensör sonuçları ile istatistiksel olarak karşılaştırıldığında çizilen ROC eğrisinde %97 doğruluk oranı elde edilmiştir.Sonuç: Çalışmamızda geliştirdiğimiz yöntem kullanılarak ileri çalışmalarla taşınabilir ve girişimsel olmayan bir ürik asit tayin cihazı üretilebilir., Purpose: The aim of this study was to use a new amperometric biosensor for the determination of uric acid in saliva samples. Besides the good working conditions of the electrode was determined and identified the factors affecting the study.Materials and Methods: By the prepared biosensor the used BSA/gelatin has crosslinked the uricase enzyme on the graphite electrode to glutaraldehyde. During characterization studies, linearity, repeatability of the measurements and shelf life were carried out. For the validation and verification studies, formed the control group of the young adult individuals (n=26). Uric acid values from saliva samples were measured by autoanalyzer working with chemiluminescence principle and compared biosensor results.Results: Limit of detection 6.0x10-4 mM, and linear results are obtained between the ranges of 6.0x10-4 – 5.0x10-3 mM for uric acid concentration. As for shelf life studies, at the end of 40th day of responses has been preserved by 82.5%, repeatability of the measurement (n=15) standard deviation (S.S) = ±0.1 and % coefficient of variation (V.K)=0.2, respectively. When the autoanalyser results were compared statistically to biosensor results, 97% accuracy rate was obtained from the drawn ROC curve.Conclusions: By using the method we developed in our study, a portable and non-invasive uric

Dünya çapında ölüme yol açan nedenler arasında kanser, kalp hastalıklarından sonra ikinci sırayı almaktadır. Kanser tedavilerindeki önemli gelişmelere rağmen, morbidite ve mortalite hala çok yüksektir. Bu kapsamda, halihazırda kullanılan kan biyobelirteçleri yanı sıra "sıvı biyopsi" olarak tanımlanan ve tümör dokusundan salınan dolaşımdaki hücre dışı tümör DNA’sını (circulating tumor DNA-ctDNA) saptamaya yönelik kan tabanlı analizler noninvaziv, spesifik, pratik ve ekonomik olmaları nedeniyle son yıllarda ilgi çekmektedirler. Bu çalışmada ctDNA’nın doğrudan tespiti için, grafen oksit ekran baskılı elektrotlar (GPHOXE), biyolojik tanıma reseptörü olarak dCas9 proteinleri ve sgRNA ile modifiye edilmiştir. Biyosensörün temelinde yer alan diziye özgü tanımanın örnekte hedeflediği yapı ise, meme kanserinde en sık görülen tümöre bağlı mutasyon olan PIK3CA ekson 9 mutasyonudur. Geliştirilen sistemde, CRISPR-dCas9-sgRNA ile modifiye edilmiş elektrotların yüzeyinde bu mutasyonun varlığında gerçekleşen bağlanma ise, elektrokimyasal impedans spektroskopisi (Electrochemical Impedance Spectroscopy-EIS) ile analiz edilmiştir. Tek nükleotit uyuşmazlığı da dahil olmak üzere hedef mutasyon dışındaki ctDNA dizileri için son derece seçici özellik gösteren sistemin ölçüm süresi son derece hızlı (40 saniye) olarak saptanmıştır. Analiz, 120 bp ctDNA'lar için 2-20 nM arasında doğrusal saptama sınırlarında olup en düşük tespit limiti (LOD) 0,65 nM ve en düşük tayin limiti (LOQ) 1,92 nM olarak hesaplanmıştır. Gerçek kan örneklerinde seçicilik ve tekrarlanabilirlik çalışmaları yapılmış ve geri elde oranı % 96'dan yüksek olmuştur. Aynı metot, doğrulama amaçlı olarak altın elektrot ile de denenmiş ve ctDNA analizi başarı ile yapılabilmiştir. Sonuç olarak bu tez çalışmasında grafen oksit elektrotlarda geliştirilen ve altın elektrot ile doğrulama çalışmaları yapılan dCas9 temelli impedimetrik biyosensör sistemi, ctDNA ölçümünde yüksek seçicilik, hız, tekrar üretilebilirlik ve ekonomik olma avantajları sağlamaktadır. Ön çalışmaları sağlam verilerle kanıtlanmış olan bu düzeneğin geliştirilerek multipleks bir sistem çerçevesinde diğer önemli mutasyonlara yönelik olarak da uygulanması, kanserin erken teşhisinde umut verici bir alan olarak ortaya çıkmaktadır., Among the causes of death worldwide, cancer is the second leading cause of death, following coronary diseases. Despite significant improvements in cancer treatments, morbidity and mortality rates are still very high. Thus, in addition to the currently used blood biomarkers, circulating extracellular tumor DNA (ctDNA), have attracted attention in recent years. These analysis are defined as "liquid biopsy" and their non-invasive, specific, practical and economical nature is well appreciated. There are increasing numbers of publications showing that ctDNA accurately demonstrates tumor burden and treatment response, reduces the need for harmful adjuvant chemotherapy, and allows recurrence to be detected more quickly. In this study, graphene oxide screen printed electrodes (GPHOXE) were modified with dCas9 proteins and sgRNA as biorecognition receptor for direct detection of ctDNA. The sequence-specific recognition targeted PIK3CA exon 9 mutation which is the most common tumor-related mutation in breast cancer. With electrodes modified with CRISPR-dCas9-sgRNA, the presence of the mutation was analyzed by EIS. The system is highly selective for the PIK3CA exon 9 mutation containing ctDNA and eliminates other mutations, including even single nucleotide mismatch. The measurement time is determined to be extremely fast (40 seconds). The analysis was carried out in a linear detection range between 2 and 20 nM for 120 bp ctDNAs. The lower limit of detection (LOD) was 0.65 nM and the lower limit of quantification (LOQ) was 1.92 nM. Selectivity and reproducibility studies were performed on real blood samples, and the recovery was higher than 96%. An alternative modification procedure was performed on gold electrodes for verification purposes and ctDNA analysis was successfully performed on this platform as well. In conclusion, the dCas9 based impedimetric biosensor system, which was developed on graphene oxide electrodes and verified with gold electrode, provided advantages like high selectivity, fast detection, reproducibility and economic efficiency in ctDNA analysis. The development of this novel biosensor, whose preliminary studies have been proven with solid data, and its application for other important mutations within the framework of a multiplex system, is a promising area in the early diagnosis of cancer.

Biyomolekülleri temel alan diyagnostik teknikler; yiyecek/içecek endüstrisi, hastalıkların tanısı, biyoproses görüntüleme ve çevresel kirleticilerin görüntülenmesi gibi birçok çalışma alanında kullanılabilecek uygulama potansiyeline sahiptir. Biyo-analiz sistemlerinde kullanılacak olan biyomoleküllerin stabilizasyonunu, duyarlılık ve seçimliliğini artırmak için biyomoleküllerin iletici yüzeylerde immobilizasyonun başarısı anahtar rol oynar. Biyomoleküllerin immobilizasyonu için nanolifler, morfoloji ve gözenek boyutu gibi birçok avantajları nedeniyle iyi bir adaydır. Montmorillonit kili (Mt) PAMAM G3 ile modifiye edilmiş ve PS çözeltisi içine eklenerek elektroeğirme yöntemi ile nanolifler elde edilmiştir. %PS ve %Mt-PAMAM G3 oranları denenerek elde edilen nanoliflerin SEM ile karakterizasyonu yapılmıştır. Daha sonra Anti-Serum Amiloid A antikoru GCE yüzeye EDC-NHS kimyası kullanılarak yüzeye kovalent bağlar ile konjuge edilmiştir. Son olarak elde edilen seçimli yüzey, Serum Amiloid A düzeylerinin elektrokimyasal tayininde kullanılmıştır. PS/Mt-PAMAM/Anti-SAA biyosensörünün doğrusal aralığı 1 ng/ml – 200 ng/ml arasındadır. PS/Mt- PAMAM/Anti-SAA biyosensörünün dedeksiyon limiti 0.580 ng/ml SAA'dır. SAA içeren sentetik tükürük ve serum ile ölçüm alınarak PS/Mt- PAMAM/Anti-SAA biyosensörünün uygulanabilirliği araştırılmıştır., Diagnostic techniques based on biomolecules; The food / beverage industry has application potential that can be used in many fields of study, such as disease diagnosis, bioprocess imaging and environmental pollutant imaging. The success of immobilization on the conductive surfaces of biomolecules plays a key role in increasing the stabilization, sensitivity and selectivity of biomolecules to be used in bioassay systems. Nanofibers are a good candidate for immobilization of biomolecules due to many advantages such as morphology and pore size. Montmorillonite clay (Mt) was modified with PAMAM G3 and added to the PS solution, and nanofibers were obtained by the electrospinning method. The nanofibres obtained by testing %PS and %Mt- PAMAM G3 ratios were characterized by SEM. Anti-Serum Amyloid A antibody was then conjugated to the surface with covalent bonds using EDC-NHS chemistry to the GCE surface. Finally, the selective surface obtained was used for the electrochemical determination of Serum Amyloid A levels. The linear range of PS/Mt-PAMAM/Anti-SAA biosensor is between 1 ng/ml - 200 ng/ml. The detection limit of the PS/Mt-PAMAM/ Anti-SAA biosensor is 0.580 ng/ml SAA. The applicability of PS/Mt-PAMAM/Anti-SAA biosensor was investigated by taking measurements with synthetic saliva and serum containing SAA.

Küçük moleküller 1000 Da altında büyüklüğe sahip farmasötik veya doğal kökenli moleküllerdir. Küçük molekül modeli olarak bağımlılık yapıcı moleküllerin analizine yönelik elektroaktif ve optik yüzeyler oluşturmak bu tez projesinin konusunu oluşturmaktadır. Çalışmalarda analizleri yapılmak üzere kullanımları son yıllarda hızla artan bağımlılık yapıcı küçük moleküllerden kokain ve bonzai seçildi. Bu maddelerin seçimli ve duyarlı analizine imkan sağlayabilecek çeşitli fonksiyonel metalik nanoparçacıkların hazırlanması, karakterizasyonu ve uygulanma potansiyellerinin değerlendirilmesi tez projesinin temel hedefidir. Bu amaçla Fe3O4 manyetik nanoparçacıklar ile antikor temelli elektrokimyasal JWH-073 (4-bütanoik asit metaboliti) biyosensörü, kobalt nitrilotriasetik asit boncuklar ile antikor fragmenti temelli elektrokimyasal kokain biyosensörü ve altın nanoparçacıklar ile aptamer temelli kolorimetrik kokain biyosensörü geliştirildi. Bu biyosensörlerin optimizasyon ve karakterizasyon çalışmaları, sonrasında analitik performansları detaylı bir şekilde incelendi. Biyosensörler laboratuvar ortamında hazırlanan sentetik örneklerde (idrar, tükürük, ter, serum) test edildi, geri kazanımları belirlendi ve kromatografik doğrulama/kıyaslama çalışmaları gerçekleştirildi. Son olarak bazı potansiyel girişimcilerin analiz üzerine etkileri test edildi. Tez kapsamında elde edilen bulgular bütünüyle değerlendirildiğinde oluşturulan üç farklı fonksiyonel yüzey içeren test sistemlerinin başarıyla çalıştığı, sonraki bilimsel çalışmalara ve ticari ürünlere öncü nitelikte olduğu görüldü., Small molecules are pharmaceutical or natural origin molecules with a size below 1000 Da. Creating electroactive and optical surfaces for the analysis of abuse drug molecules as a small molecule model is the subject of this thesis project. To be used in the studies, cocaine and bonzai were chosen, which are abuse drug small molecules that their usage has increased rapidly in recent years. The main objective of the thesis project is the preparation, characterization and evaluation of the application potentials of various functional metallic nanoparticles that can enable selective and sensitive analysis of these substances. For this purpose, antibody-based electrochemical JWH-073 (4-butanoic acid metabolite) biosensor with Fe3O4 magnetic nanoparticles, antibody fragment based electrochemical cocaine biosensor with cobalt nitrilotriacetic acid beads and colorimetric cocaine biosensor based on gold nanoparticles were developed. Optimization and characterization studies of these biosensors and their analytical performances afterwards were examined in detail. These biosensors were tested in synthetic samples prepared in the laboratory (urine, saliva, sweat, serum), their recovery was determined and chromatographic verification / comparison studies were performed. Finally, the effects of some potential interferents on the analysis were tested. When the findings obtained within the scope of the thesis were evaluated in full, it was seen that the test systems containing three different functional surfaces were successfully working and pioneering the next scientific studies and commercial products.

In this work, a biosensor that uses gelatin and alginate hydrogels in addition to titanium dioxide (TiO2) nanoparticles (NPs) as sensor matrix was developed in order to detect superoxide radicals (O2•-), which play role in carcinogenesis when present in excess levels. Parameters affecting the performance of the biosensor such as amount of gelatin-alginate ratio, amount of TiO2 NPs, concentration of SOD enzymes and glutaraldehyde cross-linker were investigated. Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) and chronoamperometry were used as electrochemical technique for the development of biosensor as well as characterisation steps. The developed biosensor exhibited two linear ranges between 0.0009 mM – 0.125 mM and 0.25 mM – 2 mM which were utilized as calibration curves. Detection limit of the biosensor was found 0.9 μM, which was at appropriate level for the detection of O2•- in tumour samples. Finally, the constructed biosensor showed significant analytical performance such as high selection for O2•-, low detection limit, and long-term stability.

Tiroid uyarıcı hormon (TSH) hipofiz ön lobundan salgılanan, glukoprotein yapılı bir hormondur. Tiroid bezini etkileyerek kana tiroid hormonlarının salınmasını uyarır. Kan konsantrasyonunun referans değerlerin üzerinde olması hipotiroidizm, referans değerlerin altında olması ise hipertroidizm olarak adlandırılır. Kan TSH konsantrasyonu pek çok hastalık ile ilişkilendirilir. Günümüzde TSH tayini için kullanılan yöntemler immünoassay temelli yöntemlerdir. Bunların çoğu zaman alıcı yöntemlerdir ve hepsi özel ekipman ve uzman personel gerektirir. TSH tayini için antikor-antijen ilişkisini temel alan biyosensörler, uygun maliyet, kısa ölçüm süresi ve yüksek hassasiyetleri gibi avantajları sayesinde alternatif ölçüm sistemleri olabilir. Bu tez kapsamında kanda TSH tayini için elektrokimyasal impedans spektroskopisi (EIS) temelli bir immünosensör geliştirildi. Bu amaçla ilk önce altın çalışma elektrodu üzerine sisteamin ile kendiliğinden oluşan tek tabakalar oluşturuldu. İkinci aşamada poliamidoamin dendrimeri (PAMAM) ile elektrot yüzeyi modifiye edildi ve son aşamada anti-TSH antikoru modifiye çalışma elektrodu yüzeyine immobilize edildi. Geliştirilen biyosensörün TSH tayin aralığı 0.1-0.6 mIU/L olarak belirlendi ve yapay serum örneklerinin analizinde başarıyla kullanıldı. Thyroid stimulating hormone (TSH) is a glycoprotein secreted from the anterior lobe of the pituitary. It stimulates the release of thyroid hormones into the blood by affecting the thyroid gland. The amount of TSH in the blood is greater than the reference value are called hypothyroidism, the amount of TSH in the blood is lower than the reference value are called hyperthyroidism. Blood TSH concentration is associated with many diseases. Today, the methods used for the determination of TSH are immunoassay based methods. Most of these are time consuming methods and all require special equipment and expert personnel. For the determination of TSH, biosensors based on the antibody-antigen relationship can have alternative measurement systems due to their advantages such as cost, short measurement time and high sensitivity. In this thesis, an immunosensor based on electrochemical impedance spectroscopy (EIS) was developed for the determination of TSH in the blood. For this purpose, in the first step self assembled monolayers were formed with cysteamine on the gold working electrode. In the second step, the electrode surface was modified with polyamidoamine dendrimer (PAMAM) and in the final step the anti-TSH antibody was immobilized to the modified working electrode surface. The TSH detection interval of the biosensor was determined as 0.1-0.6 mIU/L and this biosensor was used successfully in the analysis of artificial serum samples.

Silica and magnetic microspheres in the monodisperse porous form used as a supporting material are synthesized using the multi-step hydrolysis-condensation method. The surface of magnetic silica microspheres was coated with silica shell. The gold nanoparticles synthesized by the Turkevich method were immobilized onto the silica-coated magnetic silica and bare silica microspheres. Surface morphology and size distribution of the microspheres were analyzed by scanning electron microscopy (SEM). The surface atomic composition and the chemical structure were investigated by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and X-ray diffraction method (XRD), respectively. The surface area and the pore size distribution were determined by using the nitrogen adsorption and desorption method (BET / Brunauer-Emmett-Teller). The magnetization properties of magnetic microsphere were investigated using vibrating sample magnetometry (VSM). The peroxidase-like activity of the synthesized microspheres was investigated by varying pH, substrate concentration, and the nanozyme concentration. OPD was used as substrate in the peroxidase-like activity measurements. Measurements were made with UV-visible spectrophotometry. Lineweaver-Burk graphs were plotted using OPD utilization rate and substrate concentration values and Michaelis Menten constant (Km) demostrating the affinity between enzyme and substrate was calculated for nanozym structure. Km values of gold nanoparticle immobilized silica coated magnetic silica microspheres and gold nanoparticle immobilized silica microsphere were calculated as 522,47 μM and 816,48 μM. A biosensor was developed for glutathione determination based on the variation of peroxidase-like activity of microsphere depends on glutathione concentation by adsorption glutathione to the surface of the microsphere. Adsorption of glutathione onto the microsphere surface was analyzed using High Performance Liquid Chromatography (HPLC). Glutathione in buffer solution and in human serum were determined using the synthesized nanozymes under appropriate conditions. The linear change of adsorbance values corresponding to glutathione concentration was shown, and the determination of glutathione between 325 - 3253 μM concentration in buffer medium was performed with gold nanoparticle immobilized silica and silica coated magnetic silica microspheres. It has been shown that glutathione can be determined in human serum at concentrations between 2.5-50 μM. ÖZET i ABSTRACT iii TEŞEKKÜR v İÇİNDEKİLER vi ŞEKİLLER DİZİNİ ix ÇİZELGELER DİZİNİ xiii SİMGELER VE KISALTMALAR xiv 1. GİRİŞ 1 2. GENEL BİLGİLER 3 2.1. Nanozimler 3 2.2. Manyetik Nanozimler 4 2.3. Peroksidaz Benzeri Aktivite 5 2.4. Peroksidaz Sensörleri 6 2.5. Glutatyon Tayini 7 2.6. Silika Mikroküreler 10 2.7. Manyetik Silika Mikroküreler 11 2.8. Altın Nanopartiküller 12 2.9 Michaelis-Menten Modeli 13 3. DENEYSEL ÇALIŞMALAR 17 3.1. İmmobilize Formda AuNP İçeren ve Peroksidaz Aktivitesine Sahip Monodispers-Gözenekli Mikrokürelerin Sentezi 19 3.1.1. Kullanılan Kimyasal Malzemeler 19 3.1.2. Monodispers Gözenek Yapılı SiO2 ve SiO2@MagSiO2 Mikrokürelerin Sentezi 19 3.1.2.1. GMA Polimerinin Sentezi 19 3.1.2.2. Çok Basamaklı Mikrosüspansiyon Polimerizasyon Metodu ile Gözenekli Monodispers Partiküllerin Sentezi 20 3.1.2.3. SiO2 Mikrokürelerin Sentezi 21 3.1.2.4. MagSiO2 Mikrokürelerin Sentezi 22 3.1.2.5. Manyetik Silika Mikrokürelerin Silika ile Kaplanması / SiO2@MagSiO2 Mikrokürelerin Sentezi 23 3.1.2.6. SiO2 ve SiO2@MagSiO2 Mikrokürelerin HCl ile Türevlendirilmesi 23 3.1.3. Monodispers ve Gözenek Yapılı SiO2 ve SiO2@MagSiO2 Mikrokürelerin AuNP ile Modifiye Edilmesi 24 3.1.3.1. Aminopropiltrietoksisilan ile Monodispers-Gözenekli SiO2 ve SiO2@MagSiO2 Mikrokürelerin Türevlendirilmesi 24 3.1.3.2. AuNP Sentezi 25 3.1.3.3. Monodispers-Gözenekli SiO2 ve SiO2@MagSiO2 Mikrokürelerin Altın Nanopartiküller ile Dekorasyonu / Au@SiO2 ve Au@SiO2@MagSiO2 Mikrokürelerin Oluşturulması 25 3.2. Monodispers-Gözenekli SiO2 ve SiO2@MagSiO2 Mikrokürelerin ve Au@SiO2 ve Au@SiO2@MagSiO2 Mikrokürelerin Karakterizasyonu 26 3.2.1. Yüzey Alanı ve Gözenek Boyutu Ölçümü 26 3.2.2. Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) 26 3.2.3. Titreşimli Örnek Manyetometri Analizi 27 3.2.4. X Işını Kırınım Yöntemi 27 3.3. Au@SiO2 ve Au@SiO2@MagSiO2 Mikroküreler ile Peroksidaz Aktivite Ölçümleri ve GSH Tayini 28 3.3.1. Kullanılan Kimyasal Malzemeler 28 3.3.2. Au@SiO2 ve Au@SiO2@MagSiO2 Mikrokürelerin Değişen Ortam pH Değerleri için Peroksidaz Aktivitesi Ölçümleri 28 3.3.3. Değişen Substrat Derişimi için Au@SiO2 ve Au@SiO2@MagSiO2 Mikrokürelerin Peroksidaz Aktivite Ölçümleri 29 3.3.4. Farklı Au@SiO2, Au@SiO2@MagSiO2 Miktarları için Peroksidaz Aktivite Ölçümleri 30 3.3.5. Glutatyonun Au@SiO2, Au@SiO2@MagSiO2 Mikroküre Yüzeylerine Adsorpsiyonunun Ölçülmesi 31 3.3.6. Au@SiO2 ve Au@SiO2@MagSiO2 Mikrokürelerin GSH Tayininde Kullanılması 32 3.3.7. Au@SiO2 ve Au@SiO2@MagSiO2 Mikroküreler ile İnsan Serumunda GSH Tayini 33 4. SONUÇLAR VE TARTIŞMA 34 4.1. Monodispers-Gözenekli SiO2, SiO2@MagSiO2, Au@SiO2 ve Au@SiO2@MagSiO2 Mikrokürelerin Karakterizasyonu 34 4.1.1. Monodispers-Gözenekli Mikrokürelerin Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) Görüntüleri 34 4.1.2. Monodispers-Gözenekli Mikrokürelerin Yüzey Alanı ve Gözenek Boyutu Ölçümleri 37 4.1.3. Titreşimli Örnek Manyetometri Analizi 39 4.1.4. X-Işını Kırınım Analizi 40 4.2. İmmobilize Formda AuNP İçeren ve Peroksidaz Aktivitesine Sahip Monodispers-Gözenekli Mikrokürelerin Peroksidaz Aktivitesi Ölçümleri 41 4.2.1. Au@SiO2 ve Au@SiO2@MagSiO2 Mikrokürelerin Değişen Ortam pH Değerleri için Peroksidaz Aktivitesi Ölçüm Sonuçları 41 4.2.2. Değişen Substrat Derişimi (OPD derişimi) için Au@SiO2 ve Au@SiO2@MagSiO2 Mikrokürelerin Peroksidaz Aktivitesi Ölçüm Sonuçları 45 4.2.3. Farklı Au@SiO2 ve Au@SiO2@MagSiO2 Mikroküre Miktarları için Peroksidaz Aktivite Ölçümleri 56 4.3. Au@SiO2 ve Au@SiO2@MagSiO2 Monodispers-Gözenekli Mikroküreler ile GSH Adsorpsiyon Ölçüm Sonuçları 59 4.4. Au@SiO2 ve Au@SiO2@MagSiO2 Mikroküreler ile GSH Biyomolekülünün Kolorimetrik Tayini 60 4.4.1. Au@SiO2 ve Au@SiO2@MagSiO2 Mikroküreler ile Çözelti Ortamında GSH Biyomolekülünün Kolorimetrik Tayini 60 4.4.2. Au@SiO2@MagSiO2 Mikroküreler ile İnsan Serumunda GSH Biyomolekülünün Kolorimetrik Tayini 63 5. YORUM 67 6. KAYNAKLAR 69 EKLER 74 EK 1 - Tez Çalışması Orjinallik Raporu 74 ÖZGEÇMİŞ 75 Destek materyali olarak kullanılan monodispers gözenekli formda silika ve manyetik silika mikroküreler çok basamaklı hidroliz-kondenzasyon yöntemi ile sentezlenmiştir. Manyetik mikrokürelerin yüzeyi tekrar silika kabuk yapısıyla kaplanmıştır. Silika ve yüzeyi silika kaplanmış manyetik silika mikrokürelere Türkevich metodu ile sentezlenen altın nanopartiküller immobilize edilmiştir. Mikrokürelerin yüzey morfolojileri ve boy dağılımı taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Mikrokürelerin yüzeylerindeki atomik bileşim enerji saçılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX) ile ve kimyasal yapıları X ışını kırınım yöntemi (XRD) ile incelenmiştir. Mikrokürelerin yüzey alanları ve gözenek boyutu (BET/Brunauer-Emmett-Teller) azot adsorpsiyon ve desorpsiyon yöntemi kullanılarak, manyetik özelliğe sahip mikrokürelerin manyetizasyon özellikleri ise titreşimli örnek manyetometresi (VSM) kullanılarak belirlenmiştir. Sentezlenen mikrokürelerin peroksidaz benzeri aktivitesi değişen pH, substrat konsantrasyonu ve nanozim miktarı için incelenmiştir. Peroksidaz aktivitesi ölçümlerinde substrat olarak o-fenilendiamin (OPD) kullanılmıştır. Ölçümler UV-görünür bölge spektrofotometresi ile gerçekleştirilmiştir. Nanozim yapıları için OPD tüketim hızı ve substrat derişimi kullanılarak Lineweaver-Burk grafikleri çizilmiş, enzimlerde enzim ve substrat arasındaki afiniteyi gösteren Michaelis Menten sabiti (Km) değeri hesaplanmıştır. Yüzeyine altın nanopartikül immobilize edilmiş ve silika ile kaplanmış manyetik silika mikroküreler için Km değeri 522,47 μM, yüzeyine altın nanopartikül immobilize edilmiş silika mikroküreler için 816,48 μM olarak hesaplanmıştır. Glutatyon tayini için geliştirilen sensörde, glutatyonun mikroküre yüzeyine bağlanmasıyla, mikrokürenin peroksidaz aktivitesinde glutatyon derişimine bağlı olarak ortaya çıkan değişim incelenmiştir. Glutatyonunun mikroküre yüzeyine adsorbsiyonu Yüksek Performanslı Sıvı Kromatografisi (HPLC) kullanılarak analiz edilmiştir. Sentezlenen nanozimler ile peroksidaz aktivitesi için uygun koşullar seçilerek çözelti ortamında ve insan serumunda glutatyon tayini yapılmıştır. Glutatyon derişimine karşılık gelen adsorbans değerlerininin lineer değişimi gösterilmiş, altın nanopartikül immobilize edilmiş silika ve silika ile kaplanmış manyetik silika mikroküreler ile çözelti ortamında 325 - 3253 μM glutatyon tayini yapılmıştır. İnsan serumunda ise 2,5-50 μM arasındaki derişim değerlerinde glutatyon tayininin yapılabildiği gösterilmiştir.

Bu çalışmada yeni sentezlenen karbonat iyonu sensörü DHMC, Hg2+ ve Fe3+ sensörü APICP ve tiyol grubu sensörü PDI/Arg bileşiklerinin antioksidan, antibakteriyel ve sitotoksik etkileri araştırılmıştır. Ayrıca bu bileşiklerin antioksidan enzimler üzerine etkileri ve canlı hücre sistemlerinde çeşitli iyonların ve fonksiyonel grupların tanımlanmasında kullanılabilirlikleri araştırılmıştır. İncelen üç bileşik içerisinde antioksidan özellikleri en yüksek olan bileşiğin DHMC olduğu, DPPH radikal süpürücü etkiler ve toplam antioksidan kapasite sonuçlarından anlaşılmaktadır. APICP bileşiğinin toplam antioksidan kapasitesinin DHMC bileşiği ile benzerlik gösterdiği, PDI/Arg molekülünün ise yüksek ölçüde indirgeme potansiyeline sahip olduğu bulunmuştur. Antimikrobiyel etkilerinin incelendiği çalışmalarda DHMC bileşiğinin test edilen mikroorganizmaların hepsi üzerinde kuvvetli etkisi olduğu, APICP bileşiğinin ise S.aureus, B.subtilis ve Salmonella gibi mikroorganizmalar üzerinde antibakteriyel etkiye sahip olduğu belirlenmiştir. Gerçekleştirilen enzim kinetiği çalışmaları, DHMC, APICP ve PDI/Arg bileşiklerinin CAT enzimini karışık inhibisyon mekanizmasıyla doz bağımlı bir şekilde baskıladığını göstermiştir. Ayrıca, DHMC ve APICP bileşiklerinin CDNB bağımlı GST enzim aktivitesinde birer yarışmalı inhibitör, PDI/Arg bileşiğinin ise yarışmasız (non-competatif) inhibitör olduğu belirlenmiştir. İncelenen bileşiklerin hepsi, bütün konsantrasyonlarında GSH bağımlı GST aktivitesi için Vmax değerini azaltırken, görece GSH Km değerini arttırmıştır. Bu sonuçlar üç bileşiğin de GSH bağımlı GST aktivitesini karışık tip yarışmasız inhibisyon mekanizması (uncompetatif) ile baskıladığını göstermektedir. HepG2 ve MCF-7 hücreleri üzerine gerçekleştirilen sitotoksisite çalışmalarında PDI/Arg bileşiğinin oldukça yüksek sitotoksik etki (HepG2 için IC50:0,307 mM; MCF-7 için IC50: 0,016 mM) gösterdiği bulunmuştur. Çalışma kapsamında ayrıca biyosensör olarak kullanılabilecek bileşiklerin hücre içerisindeki çeşitli iyonların ve fonksiyonel grupların in vivo tayininde kullanılabilme potansiyelleri floresan hücre görüntüleme çalışmalarıyla ilk defa ortaya çıkarılmıştır. In this study, antioxidant, antibacterial and cytotoxic properties of newly synthesized carbonate ion sensor DHMC, Hg2+ and Fe3+ sensors and thiol group sensors PDI/Arg compounds were investigated. In addition, the effects of these compounds on antioxidant enzymes and their utility in the identification of various ions and functional groups in living cell systems were determined. DHMC has the highest antioxidant properties among the three compounds examined according to DPPH radical scavenging and total antioxidant capacity results. The total antioxidant capacity of the APICP compound was found to be similar to that of the DHMC. Besides PDI/Arg molecule had a high reduction potential among the three compounds. In studies investigating antimicrobial effects, DHMC has a strong effect on all microorganisms tested, and APICP has an antibacterial effect on S. aureus, B. subtilis and Salmonella. Enzyme kinetics studies have shown that DHMC, APICP and PDI/Arg compounds suppress CAT enzyme in a dose-dependent manner with mixed inhibition mechanism. In addition, DHMC and APICP compounds were found to be competitive inhibitors of CDNB-dependent GST enzyme activity and PDI/Arg were non-competitive inhibitors. All of the compounds examined decreased Vmax for GSH-dependent GST activity at all concentrations, while increasing relative Km value for GSH. These results show that all three compounds suppress GSH-dependent GST activity by a mixed-type uncompetitive inhibition mechanism. Cytotoxicity studies on HepG2 and MCF-7 cells showed that the PDI/Arg compound exhibited a very high cytotoxic effect (IC50: 0.330 mM for HepG2; IC50: 0.016 mM for MCF-7). Additionally, the potential of the biosensor compounds for in vivo determination of various ions and functional groups in the cell has been revealed for the first time by fluorescent cell imaging studies. 91

Çalışmamızın ilk bölümünde, PAMAM dendrimeri (G2-PS) modifiye perde baskılı elektrota dayalı (G2-PS/SPE) empedimetrik biyosensör ile miRNA-34a tayini yapılmıştır. Empedimetrik miRNA-34a'nın tayini ve geliştirilen biyosensörün farklı miRNA'lara karşı seçimliliği, tampon ve fötal sığır serumu (FBS) ortamlarında çalışılmıştır. Çalışmamızın ikinci bölümünde, kovalent ajanlarla aktive edilmiş kalem grafit elektrotların yüzeyine grafen oksit (GO) modifiye edilmiş; hazırlanan elektrotlar (GO-CA-PGE) ile empedimetrik miRNA-34a tayini gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen elektrotların FBS ortamında miRNA-34a'nın tayinine uygulanabilirliği ve farklı miRNA'lara karşı seçimliliği test edilmiştir. Çalışmamızın üçüncü bölümünde, biyopolimer olan kitosan (CHIT) modifiye PGE'ler (CHIT-PGE) geliştirilmiş ve antikanser ilaç Daunorubisin (Dau) ile DNA etkileşiminin voltametrik tayini gerçekleştirilmiştir. Optimum koşullarda CHIT-PGE yüzeyinde Dau-fsDNA etkileşiminin tayini için, Dau ve guanin sinyallerindeki değişimler izlenerek etkileşim mekanizması yorumlanmıştır. Çalışmamızın son bölümünde, levan (LVN) modifiye PGE'ler (LVN-PGE) geliştirilmiş ve Dau ile DNA etkileşiminin voltametrik tayini gerçekleştirilmiştir. LVN-PGE'lerle hem fsDNA ve Dau analizleri hem de etkileşimin tayini yapılmıştır. Dau ve guanin sinyallerindeki değişimlere dayalı olarak ilaç-DNA etkileşimi değerlendirilmiştir., In the first part of our study, miRNA-34a was detected by using impedimetric biosensor based on PAMAM dendrimer (G2-PS) modified screen printed electrode (G2-PS / SPE). The determination of the impedimetric miRNA-34a and the selectivity of the developed biosensor against different miRNAs were studied in buffer and fetal bovine serum (FBS) media. In the second part of our study, graphene oxide (GO) was modified at the surface of pencil graphite electrodes activated by covalent agents; impedimetric miRNA-34a detection was performed by using the prepared electrodes (GO-CA-PGE). The applicability of the developed electrodes for the determination of miRNA-34a in FBS and its selectivity against different miRNAs was tested. In the third part of our study, chitosan (CHIT) which is a biopolymer modified PGEs (CHIT-PGE) were developed and voltammetric detection of anticancer drug Daunorubicin (Dau) and DNA interaction was performed. The interaction mechanism was interpreted by monitoring the changes in Dau and guanine signals for the detection of Dau-fsDNA interaction on CHIT-PGE surface under optimum conditions. In the last part of our study, levan (LVN) modified PGEs (LVN-PGE) were developed and voltammetric detection of Dau and DNA interaction was performed. Both fsDNA and Dau analyzes and the detection of interaction was performed by using LVN-PGEs. The drug-DNA interaction was evaluated based on the changes at Dau and guanine signals.

Bu çalışmada fenolik bileşikleri substrat olarak kullanan, polifenoloksidaz enzimi aktivitesi gösteren mısır püskülü, biber tohumu ve Pseudomonas putida kullanılarak, çeşitli örneklerde fenolik bileşik tespiti amacıyla biyosensörler geliştirildi. Bu amaçla mısır püskülü, biber tohumu ve Pseudomonas putida'nın ham enzim ekstraktlarının spektrofotometrik yöntemle 0.1 M katekol varlığında polifenol oksidaz enzimi aktiviteleri tespit edildi.Biyosensör geliştirmek için bitki dokuları ve bakteri, immobilizasyon materyali olarak jelatin ve çapraz bağlayıcı olarak glutaraldehit kullanılarak oksijen elektrotudu üzerine immobilize edildi. Hazırlanan biyosensörlerin biyosensör cevapları üzerine sıcaklık ve pH etkisi tespit edildi, biyosensörlerin biyolojik bileşenlerini oluşturan mısır püskülü, biber tohumu ve bakteri, glutaraldehid ve jelatin miktarının biyosensör üzerine etkisi incelendi. Hazırlanan biyosensörler ile subsrat olarak kullanılan katekolün lineer aralığı belirlendi, sonuçlarının tekrarlanabilirliği, depo kararlılığı, bazı kimyasalların girişim etkisi ve biyosensörlerin gerçek örneklerdeki fenolik bileşiklerin belirlenmesinde uygulanabilirliği incelendi.Yapılan çalışmalarda, mısır püskülü homojenatı ile hazırlanan biyosensörün optimum pH'ı 7.0, optimum sıcaklık 40 ºC olarak tespit edildi. Biyoaktif tabaka bileşenlerinin optimizasyon çalışmalarında; en uygun doku miktarı 100 mg, en uygun jelatin miktarı 10 mg ve en uygun glutaraldehit yüzdesi % 1.5 olarak belirlendi. En uygun subsratın katekol olduğu tespit edildi. Biyosensörün katekol için tayin sınırları 0.05 – 0.2 M aralığı olarak belirlendi. Mısır püskülü homojenatı ile hazırlanan biyosensörün işlem kararlılığını ve tekrarlanabilirliği belirlemek için 30 dk arayla 6 kez ölçüm yapıldı. Biyosensörün depo kararlılığının belirlenmesinde ise; 30 gün boyunca farklı zamanlarda ölçümler alındı. İlk 20 gün aktivitenin devam ettiği tespit edildi. Çinkonun en çok girişim etkisi yaptığı tespit edildi. Mısır biyosensörü ile elma suyu ve Elazığ İli Maden ilçesindeki Bakır işletmesi yakınındaki atık su numunesinde fenol analizi yapıldı. Yapılan çalışmalarda, biber tohumu homojenatı ile hazırlanan biyosensörün optimum pH'ı 7.0 ve optimum sıcaklığı 40 ºC olarak tespit edildi. Biyoaktif tabaka bileşenlerinin optimizasyon çalışmalarında ; en uygun doku miktarı 100 mg, en uygun jelatin miktarı 10 mg ve en uygun gluteraldehit yüzdesi % 1olarak belirlendi. Optimum koşullarda hazırlanan bitki dokusu esaslı biyosensörün en uygun substratı olan katekol için lineer aralık 0.05-0.2 M olarak belirlendi. Biyosensörün işlem kararlılığı ve tekrarlanabilirliğini tespit etmek için 30 dk arayla 6 kez ölçüm yapıldı. Biyosensörün depo kararlılığının tespitinde ise ; 35 gün süresince farklı zamanlarda ölçümler yapıldı. Aktivitenin ilk 30 gün devam ettiği tespit edildi. Çinko ile manganın en çok girişim etkisi yaptığı tespit edildi. Biber biyosensörü ile elma suyu ve Elazığ İli Maden ilçesindeki Bakır işletmesi yakınındaki atık su numunesinde fenol analizi yapıldı. Bakteri ile hazırlanan biyosensörün optimum pH'ı 7.0 ve optimum sıcaklığı 30 ºC olarak belirlendi. Optimum özüt miktarı 100 mg, optimum jelatin miktarı 5 mg ve optimum glutaraldehit yüzdesi % 1,5 olarak belirlendi. Optimum koşullarda hazırlanan bakteri esaslı biyosensörün en uygun subsratı olan katekol için lineer aralık 0.01 –0.1 M olarak belirlendi. Bakteri homojenatı ile hazırlanan biyosensörün işlem kararlılığı ve tekrarlanabilirliğini tespit etmek için 30 dk arayla 5 kez ölçüm yapıldı. Biyosensörün depo kararlılığının tespitinde ise; 30 gün süresince ölçümler yapıldı. İlk 30 gün, aktivitenin devam ettiği tespit edildi. Bazı kimyasalların girişim etkisi incelendiğinde ise nikelin en çok girişim etkisi yaptığı tespit edildi. Bakteri biyosensörü ile elma suyu ve Elazığ İli Maden ilçesindeki Bakır işletmesi yakınındaki atık su numunesinde fenol analizi yapıldı. In this study, biosensors have been developed for the detection of phenolic compounds in various samples using corn tassel, pepper seed and Pseudomonas putida isolated from Batman South Raman, which showed polyphenoloxidase enzyme activity using phenolic compounds as substrate. For this purpose, polyphenol oxidase enzyme activities of the crude enzyme extracts of corn tassel, pepper seed and Pseudomonas putida were determined in the presence of 0.1 M catechol by spectrophotometric method.To develop biosensors, plant tissues and bacteria were immobilized onto oxygen electrode using gelatin as the immobilization material and glutaraldehyde as the crosslinker. The effect of temperature and pH on the biosensor responses of the prepared biosensors were determined and the effect of corn tassel, pepper seed and bacteria, glutaraldehyde and gelatin amount on the biosensor were examined. The linear range of the catechol used as a substrate was determined by the biosensors prepared, the reproducibility of the results, storage stability, interference effect of some chemicals and the applicability of biosensors in the determination of phenolic compounds in real samples were examined.In the studies, the optimum pH of the biosensor prepared with corn tassel homoganete was 7.0 and the optimum temperature was 40 ºC.In optimization studies of bioactive layer components; The most suitable tissue amount was 100 mg, the most suitable gelatin amount was 10 mg and the most suitable glutaraldehyde percentage was determined as 1.5%.The linear range for catechol, which is the most suitable substrate of plant tissue-based biosensor prepared under optimum conditions, was determined as 0.05-0.2 M. In order to determine the stability and reproducibility of the biosensor, measurements were carried out 6 times at 30 min intervals. In determination of storage stability of biosensor; measurements were performed at different intervals for 30 days. It was determined that the activity continued for the first 20 days. It was found that zinc had the most interference effect. Phenol analysis of apple juice and waste water samples nearby copper mining field in Maden town of Elazığ city. The optimum pH of the biosensor prepared with pepper seed homogenate was 7.0 and the optimum temperature was 40 ºC. In optimization studies of bioactive layer components; The most suitable tissue amount was 100 mg, the most suitable gelatin amount was 10 mg and the most suitable glutaraldehyde percentage was determined as 1%. The linear range for catechol, which is the most suitable substrate of plant tissue-based biosensor prepared under optimum conditions, was determined as 0.1 –0.2 M. In order to determine the stability and reproducibility of the biosensor, measurements were carried out 6 times at 30 min intervals. In determination of storage stability of biosensor; Measurements were performed at different intervals for 35 days. It was determined that the activity continued for the first 30 days. It was determined that zinc and manganese had the most interference effects. Phenol analysis of apple juice and waste water samples nearby copper mining field in Maden town of Elazığ city. The optimum pH of the biosensor prepared with the bacteria was 7.0 and the optimum temperature was determined as 30 ºC. The optimum extract amount was 100 mg, the optimum gelatin amount was 5 mg and the optimum glutaraldehyde percentage was 1.5%. . The linear range for catechol, which is the most suitable substrate of bacterial-based biosensor prepared under optimum conditions, was determined as 0.1 –0.4 M. In order to determine the stability and reproducibility of the biosensor prepared with bacterial homogenate, measurements were carried out 5 times at 30 min intervals. In determination of storage stability of biosensor; Measurements were performed for 30 days. It was determined that the activity continued during the first 30 days. When the interference effect of some chemicals was examined, it was found that nickel had the most interference effect. Phenol analysis of apple juice and waste water samples nearby copper mining field in Maden town of Elazığ city. 112

Laktat (laktik asit), doğal olarak laktik asit bakterileri tarafından üretilmekte; yoğurt, turşu ve şarap gibi fermente gıda maddelerinde bulunmaktadır. Bu nedenle gıdaların izlenmesinde, raf ömrünün, tazeliğinin ve kalite özelliklerinin belirlenmesinde oldukça önemli bir parametredir. Ayrıca laktat, anaerobik metabolizmanın temel metaboliti olup insanlarda yorgunluğun ve hidrasyonun, septik şok hastalarında çoklu organ yetmezliği ve ölümün, felç ve laktik asidozun belirtecidir. Bu nedenle laktat seviyesinin belirlenmesi ve izlenmesi; gıda endüstrisinde sürdürülebilir tarım açısından gıda güvenliğinin sağlanması, sağlık alanında ise hasta sağlığının takibi ve hızlı müdahale açısından oldukça büyük bir öneme sahiptir. Bu amaçla; laktat seviyelerinin belirlenmesi ve izlenmesi için hızlı, kolay uygulunabilir, hassas ve ekonomik analitik cihazlar olan biyosensörler, geleneksel yöntemler yerine oldukça tercih edilmektedir. Laktat tayinine yönelik kullanılan ticari ve laboratuvar ölçekli biyosensörlerin büyük bir çoğunluğu enzim temelli ve amperometrik transduserli biyosensörlerdir. Bu bilgiler doğrultusunda, 31-350 µM tayin aralığına sahip; yani oldukça düşük miktarlardaki laktat miktarlarını belirleyebilen gıda ve sağlık alanında kullanıma uygun enzim temelli ve amperometrik transduserli laktat biyosensörü tez kapsamında üretilmiştir. Bu amaçla, öncelikle optimum şartlar ön denemelerle belirlenmiştir. Ardından; nafyon (%5 wt) ile çalışma elektrot yüzeyine immobilize edilmiş laktat oksidaz enziminin, laktadı oksitlemesi sonucu oluşan H2O2'den kaynaklı elektronun, elektrot yüzeyine ulaşmasıyla meydana gelen akım sayesinde laktat miktarını belirleyen biyosensör tasarlanmıştır. Bu biyosensör; camsı karbon elektrot, Ag/AgCl referans elektrot ve platin karşıt elektrot olmak üzere üçlü elektrot sisteminden oluşmaktadır. Daha sonra; üretilen bu biyosensör ile Ankara'nın farklı bölgelerinden temin edilen peynir, sucuk ve kefir numunelerinden izole edilen ve Gram pozitif oldukları belirlenen 23 laktik asit bakterisinin ürettiği laktik asit miktarı tespit edilmiştir. Aynı örnekler için HPLC analizleri yapılarak sonuçlar karşılaştırılmış ve üretilen biyosensörün gerçek örneklerdeki ölçüm sonuçları incelenmiştir. Lactate (lactic acid) is naturally produced by lactic acid bateria, which is found in fermented foods such as yogurt, pickle and wine. Thus, it is a very important parameter for monitoring foods, determining their shelf life, freshness and quality characteristics. Also, lactate is a main metabolite of anaerobic metabolism and indicator of fatigue and hydration in humans, multiple organ failure and death in septic shock patients, stroke and lactic acidosis. Therefore, determining and monitoring the lactate level; is of a great importance to ensure food safety in terms of sustainable agriculture in the food industry and monitoring of patient health and rapid intervention in the field of health. For this aim; biosensors which are quick, easy to apply, sensitive and economic analytical devices for the determination and monitoring of lactate levels, are pretty preferred instead of conventional methods. The commercial and laboratory-scale biosensors used for lactate determination are commonly enzyme-based and amperometric transducer biosensors. In the light of these information, the enzyme-based amperometric transducer lactate biosensor, with a determination range of 31-350 µM which can detecte too low lactate amount, and suitable for use in the food and health field, has been produced within the scope of this thesis. For this purpose, the biosensor was designed after determination of the optimum conditions with preliminary trials, for determination of lactate amount according to oxidation the lactate by lactate oxidase enzyme immobilised with nafion (5% wt) on working electrode was resulted an electron to flow from the H2O2, then there was been a current. Furthermore, the biosensor has been triple electrode system which contented glassy carbon electrode, Ag / AgCl reference electrode and platinum counter electrode. After these; lactate amount produced by 23 lactic acid bacteria, which were isolated from samples of cheese, Turkish sausage and kefir that were provided by different area in Ankara and determined of Gram positive, were measured with the produced biosensor. HPLC analyzes were performed for the same samples and the results were compared with the results of the biosensor's and measurement results of the biosensor in the real samples were examined. 76

Hidroksimetil furfural (HMF) balın kalitesinin bozulduğunu gösteren kimyasal birindekstir. Balın uygun olmayan koşullarda depo edilmesi ve bala uygulanan ısıl işlemlerbalda HMF oluşumunu arttırmaktadır. Bu çalışmada, spektral, Seliwanoff, HPLC veWinkler yöntemi kullanarak balda HMF miktarını tespit edecek yöntemler optimizeedildi. Ayrıca, dışarıdan HMF eklenen bal örneklerinin ve çeşitli sıcaklık sürelerde ısılişlem uygulanan bal örneklerinin içerisinde oluşan HMF miktarı bu dört yöntem ileanaliz edildi. Bu dört yöntem için gerçeklik, kesinlik, özgünlük, tespit limiti (LOD),tayin limiti (LOQ), geri kazanım ve doğrusallık gibi performans parametreleri ve ölçümbelirsizliği hesaplandı. Sonuç olarak sırasıyla spektral, Seliwanoff, HPLC ve Winklermetotlarına ait geri kazanım değerleri %98,2, %100,2, %102,5 ve %103,3 olarak LODdeğereleri ise 0,0011mg HMF/0,1g bal, 0,0007 mg HMF/0,1g bal, 0,0004 mgHMF/0,1g bal ve 0,0012 mg HMF/0,1g bal olarak belirlendi. Buna ek olarak,Seliwanoff yöntemiyle HMF miktarını daha kolay ve hızlı bir şekilde tespit etmek içinkolorimetrik renk tabanlı kâğıt tipi bir sensörün ilk aşaması tamamlandı. Son yıllardaher alanda yaygın olarak kullanılan kolorimetrik biyosensör ile HMF tayininin kolay,hızlı ve düşük maliyette yapılması hedeflendi. Hydroxymethyl furfural (HMF) is a chemical index showing the deterioration of honeyquality. The storage of honey in unsuitable conditions and the heat treatment applied tothe honey increases the formation of HMF in honey. In this study, spectral, Seliwanoff,HPLC and Winkler methods were used to determine the amount of HMF in honey.Furthermore, the amount of HMF that spiked into honey samples and formed by heattreatment were analyzed by these four methods. Trueness, precision, specificity, limit ofdetection (LOD), limit of quantification (LOQ), recovery, linearity and measurementuncertainty were calculated. Recovery was determined as 98.2%, 100.2%, 102.5%,103.3% and LOD was determined as 0.0011mg HMF/0,1g honey, 0.0007 mg HMF/0,1g honey,0.0004 mg HMF/0.1g honey, 0.0012 mg HMF/0,1g honey for spectral, Seliwanoff, HPLCand Winkler methods respectively. In addition, the first phase of a colorimetric color-based paper-type sensor was completed to more easily and quickly detect the amount ofHMF by the Seliwanoff method. In recent years, it has been aimed to make HMFdetermination easy, fast and low cost with colorimetric biosensor which is widely usedin all areas. 128

Osteoporoz, belirti vermeyen bir hastalık olup birçok kişi hastalığının farkında değildir. Kemikte kırık meydana gelmeden önce sessiz dönemde osteoporoz tanısının konulması son derece önemlidir. Kemik metabolizma ve döngüsünün değerlendirilmesinde kemik döngüsündeki yapım ve yıkım ürünleri biyokimyasal belirteç olarak kullanılmaktadır. Osteoporoz tanısı ve takibinde klinik muayene, görüntüleme yöntemlerinin yanısıra bu biyokimyasal belirteçlerden yararlanılır. Biyobelirteç temelli bu yöntemlerin çoğu özel ekipman ve uzman personel gerektiren, zaman alıcı yöntemler olduğundan, alternatif olarak biyobelirteçlerin tayini için daha duyarlı, daha kısa sürede uygulanabilen biyosensör sistemlerinin geliştirilmesi önem kazanmaktadır. Osteokalsin (OCN) ve Osteopontin (OPN) molekülleri bazı metabolik kemik hastalıklarında anormal kemik kaybını öngörebilen biyolojik belirteçlerdendir. Bu tez kapsamında; osteoporoz tanısı, seyri ve tedavi takibinde kullanılmak üzere immünolojik temelli OCN ve OPN biyosensör sistemleri geliştirildi. Geliştirilen OCN ve OPN biyosensörleri ile elektrokimyasal impedans spektroskopisi (EIS) kullanılarak 10-60 pg/µL tayin aralığında spesifik ve duyarlı OCN ve OPN ölçümleri yapıldı. Geliştirilen biyosensörlerin tekrarlanabilirliklerinin yüksek olduğu belirlendi. Ayrıca bu biyosensörler, yapay serum örneklerinin analizinde de başarıyla kullanıldı. Osteoporosis is a symptom-free disease and many people are not aware of the disease. The diagnosis of osteoporosis in the silent period before the fracture occurs is extremely important. The production and degradation products in the bone cycle are important in the evaluation of bone metabolism and cycle as biochemical markers. Today, in addition to the clinical examination and imaging methods, these biochemical markers are used in the diagnosis and follow-up of osteoporosis. Since most of these methods based on biomarkers are time-consuming methods that require special equipment and expert personnel, the development of biosensor systems that are more sensitive and fast becomes more important for the determination of biomarkers.Osteocalcin (OCN) and Osteopontin (OPN) molecules are biomarkers that can predict abnormal bone loss in some metabolic bone diseases. In this thesis, OCN and OPN biosensor systems based on immunoassay were developed for the diagnosis, prognosis and follow-up of osteoporosis. By using the developed OCN and OPN biosensors, the OCN and OPN determinations were performed specifically and sensitively using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) within the concentration range of 10-60 pg/µL. The reproducibilities of the developed biosensors were determined to be high. Also, these biosensors were also used successfully in the analysis of artificial serum samples. 110

Bu çalışmada biyomoleküllerin algılanmasına yönelik elektrokimyasal nanobiyosensörlerin geliştirilmesi ile birden fazla ölçümün tek kanal üzerine aktarılmasını sağlayan çoklu ara yüz ölçüm kartının tasarımı yapılmıştır. Çoklu ara yüz ölçüm kartı, tek katmanlı baskı devre kartı (PCB) olarak üretilip, tüm devre bileşenleri devre kartı üzerine manuel lehimleme yöntemi ile dizilerek üretilmiştir. Tasarlanan çoklu ara yüz ölçüm kartı üzerinde bulunan birden fazla kanal vasıtasıyla, çeşitli biyomoleküllerin birden fazla ölçümleri alınmıştır. Çalışma kapsamında, tasarlanan çoklu ara yüz ölçüm kartı ile standart tek bir ölçüm kanalına sahip potansiyostatın çoklu ara yüz ölçüm kartında bulunan birden fazla kanal yardımı ile ölçüm alınabilmesi sağlanmıştır. Tasarlanan devre, tek giriş kanalını, üçlü çıkış kanalına dağıtmaktadır. Devre üzerinde oluşabilecek kaçak akımın yaratacağı ölçüm hatasını en aza indirgeyebilmek için anahtarlama sisteminde elektro-mekanik röleler kullanılmıştır. Ölçüm cihazına hasar verme riskini minimize etmek için ölçüm kartı ve ölçüm cihazı birbirinden elektriksel olarak izole edilmiştir. Ayrıca, ölçüm hatalarını etkileyebilecek yüksek frekanslı elektromanyetik gürültünün azaltılması için güç kaynağı olarak kurşun asit batarya ve lineer bir voltaj regülatör kullanılmıştır. Tasarlanan çoklu ara yüz ölçüm kartı üzerinden DNA, Aptamer gibi biyomoleküllerin algılanmasına yönelik elektrokimyasal yöntemlerle ölçüm yapılmıştır. Tasarlanan çoklu ara yüz ölçüm kartı kullanılarak alınan ölçümlerin doğrulaması, üçlü elektrot sistemi tarafından alınan ölçümler ile karşılaştırılarak sağlanmıştır. Tasarlanan çoklu ara yüz ölçüm kartı üzerinden yapılan elektrokimyasal analizlerde elektrot yüzeyi olarak tek kullanımlık elektrot (PGE) ile biyolojik tanıma molekülleri olan DNA ve Aptamer'in en uygun çalışma koşulları optimize edilmektedir. Günümüzde elektronik teknolojinin ilerlemesiyle, hasta başı teşhis cihazlarının kullanım alanları genişlemektedir. Yeni bir klinik tespit yöntemi olan hasta başı teşhis cihazların, elektronik ve biyosensör tabanlı çip tasarımı sayesinde küçültülüp, taşınabilir olmasını sağlamıştır. Bu tez kapsamında tasarlanan çoklu ara yüz ölçüm kartı ile tasarımı küçültülmüş, taşınabilir ve çoklu kanallar vasıtasıyla daha hızlı analizlerin yapılabileceği bir cihaz geliştirilmiştir., In this work, the development of electrochemical nanobiosensors for the detectbiomolecules and a multi-interface board to distribute the multiple measurements on a single channel was designed. The multi-interface measurement distribution board was made as a single-layer printed circuit board (PCB), and all the circuit components were assembled on the board bymanualsolderingmethod. With the designed multi-interface measurement distribution board, various electrochemical analyzes for the detection of biomolecules was accomplished. Within the scope of the study, the designed multi interface measurement board enables the potentiostat with a single standard measurement channel to perform multiple channel measurements. The designed circuit distributes the single input channel to the triple output channel. Electro-mechanical relays were used in the switching system in order to minimize the measurement error caused by the leak age current on the circuit. To minimize the risk of damaging the potensiostat, devices are electrically isolated from each other. In addition, a lead acid battery and a linear voltage regulator was used as a power sourceto reduce high-frequency electromagnetic noise, which can introduce measuremen terrors. Various electrochemical methods for the detection of biomolecules such as DNA and Aptamer was performed by using multiple interface measurement board. The accuracy of the system was determined by comparing measurements of the designed multi interface measurement board with the measurements taken by the triple electrode system. The single-use electrode (PGE) surface used in the electrochemical analysis with the designed multi-interface measurement board optimizes the working conditions of biological recognition molecules; DNA and Aptamer. Nowadays, with the advancement of electronic technology, bedside diagnostic devices form the basis of designs in technological developments. A new clinical detection method, bedside diagnostic devices, microchip design has made it smaller and microchipportable. With the multi-interface measurement card designed in the scope of this thesis, a device has been developed that can be analyzed faster by means of its portable design and multiple channels.

Contamination of drinking and surface waters with microorganisms is a threatening health problem that attracts attention. One of the microorganisms that determine fecal contamination in water is bacteriophages which infect coliform bacteria. The methods currently used for microoganism detection are time consuming and require more labor. Therefore, there is a need for fast, precise and low-cost methods as an alternative. At this point, biosensors are useful tools for microorganism detection. One of these is surface plasmon resonance (SPR) sensors which are in the class of optical biosensors. The use of molecularly imprinted polymers on the sensor surface is a preferred method because of its high selectivity and sensitivity. The aim of this thesis is to prepare bacteriophage imprinted biosensors to detect T4 bacteriophage which is one of the fecal indicator microorganisms. Two different biosensors were prepared with nanoparticle and nanofilm based polymers and compared. In this context, the functional monomer N-methacroyl- (L) -histidine methyl ester was synthesized and its characterization was made by fourier transformed infrared spectroscopy and nuclear magnetic resonance. T4 bacteriophage imprinted and non-imprinted nanoparticles were synthesized by mini-emulsion polymerization method and immobilized on SPR biosensor surface after zeta size, fourier transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and atomic force microscopy analysis. After the biosensor surface was characterized by ellipsometry and contact angle, the prepared biosensor was used for kinetic, selectivity, reusability and real sample analysis. While T2 and MS2 bacteriophages were used for selectivity studies, tap water and sea water were used in real sample analyzes. T4 bacteriophage imprinted and non-imprinted nanofilms were prepared using the micro-contact imprinting method. The prepared biosensor surface was analyzed by contact angle, ellipsometry and atomic force microscopy and used for kinetic, selectivity, reusability and real sample analysis under the same conditions. According to the results obtained, SPR biosensors prepared using nanoparticles and nanofilm polymers were able to measure 99% and 92% accuracy in 1x104-4x106 pfu/mL concentration range, respectively. The limit of detection was 6x103 pfu/mL for the nanoparticle based biosensor and 8x103 pfu/mL for the nanofilm based biosensor. In addition, recovery values of nanoparticle based surface plasmon resonance biosensor were calculated as 91-96% in tap and sea water samples while recovery values of nanofilm based surface plasmon resonance biosensor were calculated as 85-90%. The results show that both surface plasmon resonance biosensors can measure with high selectivity, but nanoparticle polymer based surface plasmon resonance biosensor has higher sensitivity and selectivity. Hacettepe Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi FBA-2017-13815, FDK-2019-17726 İçme ve yüzey sularının mikroorganizmalar ile kontaminasyonu insan sağlığını tehdit ettiğinden dolayı dikkat çeken bir problemdir. Sularda fekal bir kirlilik olduğunu belirleyen mikroorganizmalardan birisi de koliform bakterileri enfekte eden bakteriyofajlardır. Mikroorganizma tespiti için hali hazırda kullanılan yöntemler, zaman alıcı olmalarının yanı sıra fazla emek isterler. Bu yüzden bir alternatif olarak hızlı, hassas ve düşük maliyetli yöntemlere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu noktada biyosensörler, mikroorganizma tespiti için yararlı araçlardır. Bunlardan birisi de optik biyosensörler sınıfında yer alan yüzey plazmon rezonans biyosensörlerdir. Biyosensör yüzeyinde moleküler baskılanmış polimerlerin kullanılması yüksek seçiciliğe ve hassaslığa sahip olduğundan dolayı tercih edilen bir yöntemdir. Sunulan tez çalışmasının amacı, fekal indikatör mikroorganizmalardan biri olan T4 bakteriyofajını tespit etmeye yönelik bakteriyofaj baskılanmış yüzey plazmon rezonans biyosensörler hazırlamaktır. Nanopartikül ve nanofilm temelli polimer ile iki farklı yüzey plazmon rezonans biyosensör hazırlanmış ve sularda fekal kirlilik tayinindeki etkinlikleri karşılaştırılmıştır. Bu bağlamda öncelikle fonksiyonel monomer olan N-metakroil-(L)-histidin metil ester sentezlenmiş ve karakterizasyonu Fourier dönüşümlü kızıl ötesi spektroskopisi ve nükleer manyetik rezonans analizleri ile yapılmıştır. Uygun fonksiyonel monomer ve T4 bakteriyofajı kalıp molekülü ile hazırlanmış ön-kompleks varlığında T4 bakteriyofajı baskılanmış ve baskılanmamış nanopartiküller mini-emülsiyon polimerizasyon yöntemi ile sentezlenmiştir. Zeta boyut, fourier dönüşümlü kızıl ötesi spektroskopisi, taramalı elektron mikroskobu, geçirimli elektron mikroskobu ve atomik kuvvet mikroskobu analizleri ile karakterize edildikten sonra yüzey plazmon rezonans çip yüzeyine immobilize edilmiştir. Biyosensör yüzeyi, elipsometri ve temas açısı ile karakterize edildikten sonra kinetik, seçicilik, tekrar kullanılabilirlik ve gerçek örnek analizleri için kullanılmıştır. Seçicilik çalışmaları için T2 ve MS2 bakteriyofajları kullanılırken, gerçek örnek analizlerinde çeşme suyu ve deniz suyu kullanılmıştır. Mikro-temas baskılama yöntemi kullanılarak, T4 bakteriyofajı baskılanmış ve baskılanmamış nanofilmler hazırlanmıştır. Yine hazırlanan biyosensör yüzeyi, temas açısı, elipsometri ve atomik kuvvet mikroskobu ile analiz edildikten sonra aynı koşullarda kinetik, seçicilik, tekrar kullanılabilirlik ve gerçek örnek analizleri için kullanılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre nanopartiküller ve nanofilm polimerleri kullanılarak hazırlanan yüzey plazmon rezonans biyosensörlerin 1x104-4x106 pfu (plaque forming unit)/mL derişim aralığında sırasıyla %99 ve %92 doğrulukta ölçüm yapabildiği görülmüştür. Tayin limiti nanopartikül temelli yüzey plazmon rezonans biyosensör için 6x103 pfu/mL iken nanofilm temelli yüzey plazmon rezonans biyosensör için 8x103 pfu/mL olarak hesaplanmıştır. Ayrıca nanopartikül temelli yüzey plazmon rezonans biyosensörün geri kazanım değerleri çeşme ve deniz suyu örneklerinde %91-96 iken nanofilm temelli yüzey plazmon rezonans biyosensörün geri kazanım değerleri %85-90 olarak hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar her iki yüzey plazmon rezonans biyosensörün de yüksek seçicilikte ölçüm yapabildiğini ancak nanopartikül polimer temelli yüzey plazmon rezonans biyosensörün daha yüksek duyarlılığa ve seçiciliğe sahip olduğunu göstermektedir.

Anodik alüminyum oksit (AAO) membranlar biyomedikal mühendisliğinin birçok uygulama alanında fiziksel ve kimyasal avantajları nedeniyle ön plana çıkan seramik bir malzeme grubudur. Bu tez kapsamında, AAO membranlar doku mühendisliği ve biyosensör uygulamaları açısından ele alınmıştır. Tezin ilk kısmında AAO membranların nöroelektrot olma potansiyelleri araştırılmıştır. Sonuçlar, iletken 100 nm AAO (CAAO) membranların sinir gelişimini, farklılaşmasını iletken 250 nm AAO membranlara nazaran tetiklediğini göstermiştir. Dahası, 100 nm AAO membranlar, membranlardaki sinir büyüme faktörlerinin kontrollü salım parametreleri kontrol edilirse nöron elektrot yüzeyi olma potansiyeline sahiptir. Ayrıca, membranlar Alzheimer proteinlerinin tespiti için faydalanılan Raman aktif polikarbonat filmlerin üretiminde kalıp olarak kullanılmıştır. Çalışmalar 20 nm Au kaplanmış multi çatal desenli substratların (Au@MDS) 0,5 pg/ml konsantrasyonuna kadar amiloid ? 1-42 (A? 1-42) proteininin tespitine olanak sağladığını göstermiştir. Ayrıca yüzeylerin sinyal tekrarlanabilirliği (% RSD: %17), seçiciliği (miyoglobin) test edilmiştir. Sonuçlar Au@MDS`lerin fiziksel yapıları nedeniyle sıcak nokta oluşumunu tetiklediğini göstermiştir. Ek olarak, damla yayma tekniği kullanılarak üretilen kitosan:jelatin (K:J) nanodesenli ve/veya epidermal büyüme faktörü katkılanmış filmler üretilmiş ve bu filmlerin implant kaplama ve yara örtü modeli (melanogenez perspektifinde) olarak potansiyelleri in vitro/in vivo koşullarda takip edilmiştir. Kemik doku mühendisiliği ile ilgili yapılan çalışmalar nano K:J filmlerin mezenkimal kök hücreleri düz K:J filmlere ve TCPS yüzeylere nazaran kemik hücrelerine farklılaştırma potansiyeli tespit edilmiştir. Ayrıca benzer analizler olgun kemik hücreleri için tekrarlanmış ve benzer sonuçlar elde edilmiştir. Deri doku mühendisliği çalışmaları in vitro ve in vivo koşullarda yapılan protein ve gen temelli testleri ile sunulmuştur. Epidermal büyüme faktörü (EGF), melanogenezde önemli bir etkiye sahip olmamasına rağmen, yaranın kapanma performansını arttırdığı gösterilmiştir. Sonuçlar histoloji boyamaları ile doğrulanmıştır. Ancak, nanotopografik etkinin melanogenezde aktif rol aldığı tespit edilmiştir. Tüm sonuçlar birlikte değerlendirildiğinde, nano filmlerin EGF varlığında iyi bir yara yama modeli olabileceği düşünülmektedir. Sonuçlar, AAO mebranların kontrol edilebilir parametrelerinin doğrudan ya da dolaylı (kalıp) olarak hücresel aktiviteyi ve optik sensörlerde sıcak nokta oluşumunu tetikleyici bir potansiyele sahip olduğunu göstermiştir., Anodic aluminum oxide (AAO) membranes are a ceramic material group which comes into prominence due to their physical and chemical advantages in various fields of biomedical engineering. In the thesis scope, AAO membranes were contextualized regarding their potential tissue engineering and biosensor applications. In the first part of the thesis, the potential of AAO membranes as a neuro-electrode was investigated. The results showed that conductive 100 nm AAO (CAAO) membranes triggers neuron growing and differentiation compared to 250 nm AAO membranes. Moreover, 100 nm AAO membranes has a potential to be neuron electrode surface if controlled release parameters of nerve growth factors on the membranes. Additionally, the membranes were used as a mold to fabricate Raman active substrates which were utilized for detecting of Alzheimer`s proteins. The results demonstrated that 20 nm Au coated multibranched substrates (Au@MDS) provides detecting amyloid ? 1-42 (A? 1-42) proteins by 0,5 pg/ ml concentration. Furthermore, signal reproducibility (RSD%: 17%) and selectivity (aganist to myglobin) of surfaces were tested. Overall, results indicated that Au@MDSs triggers hot spot formation due to their pyhsical structures. Moreover, nano-designed and/or epidermal growth factor doped chitosan:gelatin (C:G) films were synthesized with the drop casting technique and the potential of the films as an implant coating or wound patch model (melanogenesis perspective) were followed under in vitro / in vivo conditions. Nano C:G films has potential to differentiate mesenchymal stem cells to bone cells compared to flat films and TCPS control group. Additionally, the same analyses were repeated for mature bone cells and same results were obtained. Skin tissue enngineering studies were presented protein and gene based analysis under in vitro and in vivo conditions. Although epidermal growth factor (EGF) has no significant effect on melanogenesis, it has been shown to improve wound closure performance. The results were confimed by histology staining. However, it is established that nanotopography effect has taken active role on melanogenesis. When all results are evaluated together, it is thought that nano films can be a good wound patch model in the presence of EGF. The results showed that the controllable parameters of AAO membranes have a potential to trigger cellular activity and hot spot formation in optic sensors, directly or indirectly (mold).

Present thesis concerns with electrochemical preparation of cobalt oxide and platinum nanoparticle composite electrodes on a GCE surface in the pursue of its catalytic applications. Electrochemical deposition of the metal-metal oxide film structure has been carried out by pulsed deposition and cyclic voltammetry. The parameters affecting the deposition conditions have been evaluated by monitoring oxygen reduction reaction in pH 5.0 acetate buffer. Solution parameters such as medium pH, buffer type and Co(II) concentration have been optimized along with the operational parameters such as scan rate and pulse duration. In case of cyclic voltammetry, the repetitive cycle number has been optimized. Under optimal conditions, the electrodes developed by both electrochemical modes have been compared with bare and Pt nanoparticle and CoOx modified electrodes. In both methods, the Pt/CoOx/GCE has given the best result in terms of peak current and peak potential. In the final part of the thesis, Pt/CoOx/GCE was used as a platform for a biosensor. Plant tissues can be used as an economic alternative to purified enzymes and bayberry fruit which is known to contain polyphenol oxidase and peroxidase enzymes was used for this purpose. Homogenate samples have been immobilized onto the electrode surface and used for phenol detection. In addition the electrode was also used as a platform for tyrosinase enzyme based biosensor and very promising results have been obtained., Bu tez kapsamında camımsı karbon elektrot yüzeyi üzerine kobalt oksit ve platin nanoparçacık kompozit elektrotların elektrokimyasal yolla hazırlanması ve katalitik uygulamaları incelenmiştir. Metal-metal oksit film yapılarının elektrokimyasal biriktirilmesi pulslü birikim ve döngüsel voltammetri teknikleri ile gerçekleştirilmiştir. Biriktirme koşullarını etkileyen parametreler pH 5.0 asetat tamponunda oksijen indirgenme tepkimesini gözlemleyerek değerlendirilmiştir. Kobalt oksidin birikim koşulları incelenerek, çözelti parametrelerindenortampH'ı, tampon türü ve Co(II) derişimi ileçalışma parametrelerinden tarama hızı, puls süresi ve puls sayısı optimize edilmiştir. Döngüsel voltammetride ise birikimin niteliği üzerine potansiyel tarama hızı ve döngü sayısı optimize edilmiştir. Optimum koşullar altında her iki elektrokimyasal teknikle geliştirilen elektrotlar yalın, Pt nanoparçacık ve CoOxile modifiye elektrotların ORR sinyali üzerinden performansı kıyaslanmıştır. Her iki yönteme de Pt/CoOx/GCE pik potansiyeli ve pik akımı açısından en iyi sonucu vermiştir. Tezin kalan bölümünde geliştirilen Pt/CoOx/GCE biyosensör için alt yapı olarak kullanılmıştır. Bitki dokuları enzimlerin saflaştırılması için ekonomik bir alternatif olarak kullanılabilir ve polifenoloksidaz ve peroksidaz enzimlerini içerdiği bilinen defne meyvesi bu amaç için kullanılmıştır. Homojenize edilen bitki örnekleri elektrot yüzeyine immobilize edilerek, fenole yanıtları tayin amaçlı kullanılmıştır.Ayrıca tirozinaz enzimi ile de çalışmalar yürütülmüş ve biyosensör için umut veren sonuçlar elde edilmiştir.