Kanser tanısında kullanılmak üzere yeni nesil kolorimetrik biyosensörlerin geliştirilmesi

Meme kanseri, kadınlar arasında görülen en yaygın kanser türüdür. Günümüzde meme kanserinin teşhisi uzman analizi gerektiren, taşınması zor, pahalı ve zaman alıcı tekniklerle belirlenmekte olup, spesifik ve aşırı duyarlı yeni cihazlara olan ihtiyaç artmaktadır. Kanserin erken teşhisi, hastanın hayatta kalması ve tedavinin başarısı için oldukça önemlidir. Biyosensör teknolojisinin kanser teşhisinde kullanılmasıyla beraber birçok araştırmacı düşük maliyetli, hızlı, kullanıcıyla uyumlu ve hasta bakım noktasında kullanılabilen biyosensörlerin geliştirilmesine yönelmiştir. Bu tez çalışmasında, meme kanseri teşhisine yönelik yeni nesil kolorimetrik bir biyosensör tasarlanmıştır. Sensör platformu olarak, optik-immüno-algılama için kullanışlı olan cam kapiller tüpler tercih edilmiştir. Cam yüzeyler sıvı ve gaz fazında iki farklı yöntem kullanılarak, aminle fonksiyonel hale getirilmiştir. Cam yüzeyler, X-ışını fotoelektron spektrometresi (XPS) ile analiz edilerek, gaz fazında yapılan aminleme işleminin daha etkili olduğu belirlenmiştir. Gaz fazında aminleme için, basıncın ve APTES konsantrasyonunun aminlemeye olan etkisi incelenerek, en iyi aminlemenin 50 μl APTES ile 0.06 Mpa basınç altında gerçekleştiği tespit edilmiştir. Biyolojik algılama elemanı olarak, insan epidermal büyüme faktörü reseptörü-2 (HER-2) ve kanser antijeni 15-3 (CA15-3) meme kanseri antikorları kullanılmıştır. Oksidasyon işlemiyle aktif hale getirilen belirleyici antikorlar (det-ab) amin ile fonksiyonel hale getirilmiş cam yüzeyler üzerine immobilize edilmiştir. Hedef molekül (belirteç) olarak, HER-2 ve CA15-3 antijenleri ve SK-BR-3 HER2(+) meme kanseri hücreleri kullanılmıştır. Kolorimetrik biyosensörde meme kanseri belirteçlerinin saptanması ve görselleştirilmesi için sinyal verici olarak, eşsiz optik özelliklere sahip olan altın nanopartiküller (AuNP) kullanılmıştır. Modifiye ettiğimiz kimyasal yöntemle sentezlenen AuNP' ler, spesifik tanıma ve bağlanma bölgeleri oluşturmak için MUA ile kaplanarak tek katmanlı hale getirilmiştir. AuNP' ler Zeta-Sizer, UV-VIS, FTIR, TEM gibi çeşitli teknikler kullanılarak karakterize edilmiş ve 25 nm boyutunda AuNP' ler elde edilmiştir. Sentezlenen AuNP' ler yakalayıcı antikorlar ile muamele edilerek, antikorların AuNP yüzeyine konjugasyonu gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan cam kapiller tabanlı kolorimetrik biyosensör; belirleyici antikor, kanser antijeni ve yakalayıcı antikor kaplı AuNP' ler ile muamele edilerek validasyon gerçekleştirilmiştir. Belirleyici antikor miktarı, AuNP' ler ile muamele edilen yakalayıcı antikor miktarı, antijen konsantrasyonu ve inkübasyon süresi gibi farklı parametrelerin immobilizasyona etkisi incelenerek biyosensör optimize edilmiştir. Cam yüzey üzerinde gerçekleşen immobilizasyon FTIR tekniği ile karakterize edilerek, -NH pikleri ve amid bantlarının görülmesi ile doğrulanmıştır. Tasarlanan kolorimetrik biyosensörün validasyon sonuçları herhangi bir cihaza ihtiyaç duyulmadan çıplak gözle ve mikroskop altında görüntülenmiştir. Meme kanseri biyobelirteçleri (HER-2 ve CA15-3) ve HER2(+) hücreleri kullanılarak gerçekleştirilen immobilizasyon işlemi, cam yüzeylerde meydana gelen renkli tabakalaşma ile tespit edilmiştir. Gerçekleşen renk oluşumları meme kanseri teşhisi için tasarlanan yeni nesil kolorimetrik biyosensörün çalışma etkinliğini doğrulamıştır. Tasarlanan biyosensörün taşınabilir boyutu, uzman kişilere ihtiyaç duymadan kolaylıkla uygulanabilme ve sonuç elde edebilme gibi özellikleri ileride kanser teşhisi için tasarlanacak tarama testlerine önemli bir katkı sağlayacaktır. Bu tez çalışmasının, meme kanseri teşhisi için kullanımı kolay, uygun maliyetli ve hasta bakım noktasında uygulanabilir bir yaklaşıma sahip yeni nesil biyosensörlerin geliştirilmesine fayda sağlayacağı düşünülmektedir.