dc.contributor.advisor | ÖZGÜR, Erdoğan | |
dc.contributor.author | SAMEER AIOSH, Rahaf | |
dc.date.accessioned | 2024-10-18T07:34:23Z | |
dc.date.issued | 2024 | |
dc.date.submitted | 2024-06-03 | |
dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/11655/36051 | |
dc.description.abstract | Malignant melanoma (MM) is a highly aggressive form of skin cancer originating from
melanocytes, presents a significant public health concern globally. Its rising incidence
and propensity for metastasis underscore the critical need for innovative diagnostic
approaches to enable early detection and intervention. In this study, we address this
pressing issue by proposing the design and optimization of a quartz crystal equilibrium
(QCM) biosensor capable of detecting MM cells through CD44 (cluster of differentiation
44) receptors. Which is very highly expressed on the surfaces of MM cells. We aimed to
identify these cells by combining QCM with the CD44-binding antibody DF6392. In the
first step, to enhance the QCM chip's surface area, nanoparticles were synthesized through
a miniemulsion polymerization process involving (EDGMA) ethylene
glycoldimethacrylate and (HEMA) 2-hydroxyethyl methacrylate. The nanoparticles
underwent characterization using zeta-sizer measurements. Prior to applying the polymer
iv
onto the QCM chip, additional modification and activation of the surface were carried
out. Initially, QCM chip underwent surface modification with 11-mercaptoundecanoic
acid (MUA) to enable polymer binding. N-hydroxysuccinimide (NHS) and ethyl-3-(3-
dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDC) were employed for activation purposes. The
functionalization of poly(2-hydroxyethyl methacrylate) nanoparticles (P(HEMA-NPs))
was conducted using (APTES) (3-aminopropyltriethoxy silane) in order to replace the
polymer's hydroxyl group with a nitrogen group to bind to the existing carboxyl group in
MUA. After chip preparation and polymer placement, we modified DF6392 antibodies
specific to (CD44), prevalent on (MM) cell surfaces. The QCM chip underwent
immobilization of antibodies. Following this, the QCM chip coated with nanoparticles
and attached with antibodies underwent characterization using (AFM) (atomic force
microscopy), (FTIR-ATR) Spectroscopy )Fourier transform infrared-attenuated total
reflectance(, and contact angle measurements. After the characterization studies, the
functionalized QCM chip was exposed to A375 cell samples spanning from 50 to 5000
cells/mL at a flow rate of 1mL/min, and (f) (the resonance frequency) was then recorded,
to carry out kinetic, affinity studies and to determine the adsorption model. The Langmuir
isotherm model provides the best fit for the binding mode. To demonstrate the selectivity
of the modified QCM chip with DF6392 antibodies, (HEK293) human embryonic kidney
293 cell line, and (PANC-1) human pancreatic cancer cell line, were absorbed onto the
QCM chip in competition, at a rate of 2500 cells/mL. Real-time detection was employed
to monitor the mass changes (∆m) on the sensor's surface, measured in cell/cm2 units.
(LOD)(the system's detection limit) stood at 1.2 cells/mL. The QCM biosensor exhibited
23.34 times greater selectivity for A375 cells compared to PANC-1 cells and 9.24 times
more selective than HEK293 cells. This receptor antibody-functionalized system shows
promise for effectively detecting MM cells. These findings indicate that the QCM
biosensor is a highly selective, efficient, and sensitive system suitable for cancer cell
detection. | tr_TR |
dc.language.iso | en | tr_TR |
dc.publisher | Fen Bilimleri Enstitüsü | tr_TR |
dc.rights | info:eu-repo/semantics/openAccess | tr_TR |
dc.subject | QCM Biosensor | tr_TR |
dc.subject | CD44 Receptors | tr_TR |
dc.subject | Malignant Melanoma | tr_TR |
dc.subject | DF6392 Antibodies | tr_TR |
dc.subject | P(HEMA-NPs) | tr_TR |
dc.title | DESIGN AND OPTIMIZATION OF QCM BIOSENSOR TO DETECT MALIGNANT MELANOMA CELLS VIA THEIR CD44 RECEPTORS | tr_TR |
dc.type | info:eu-repo/semantics/masterThesis | tr_TR |
dc.description.ozet | Malign melanom (MM), melanositlerden köken alan deri kanserinin son derece agresif
bir formudur ve küresel olarak önemli bir halk sağlığı sorunu olarak ortaya çıkmaktadır.
Artan insidansı ve metastaz eğilimi, erken teşhis ve müdahaleyi mümkün kılacak
yenilikçi tanı yaklaşımlarına olan kritik ihtiyacı vurgulamaktadır. Bu tezde, MM
hücrelerini CD44 (kümeleme farklılaşma 44) reseptörleri aracılığıyla tespit etme
yeteneğine sahip bir kuvars kristal dengesi (QCM) biyosensörünün tasarımı ve optimize
edilmesini önererek, bu acil sorunu ele almaktayız. MM hücrelerinin yüzeylerinde çok
yüksek düzeyde ifade edilir. Bu hücreleri tanımlamayı, QCM'i DF6392 adlı CD44
bağlayıcı antikor ile birleştirerek amaçladık. İlk adımda, QCM çipinin yüzey alanını
arttırmak için, 2-hidroksietil metakril (HEMA) ve etilen glikoldimetakrilat (EDGMA)'nın
miniemülsiyon polimerizasyon reaksiyonuyla nanopartiküller hazırlanmıştır.
ii
Nanopartiküller zeta-boyut ölçümleri ile karakterize edilmiştir. Polimeri QCM çipine
uygulamadan önce yüzey daha da değiştirildi ve etkinleştirildi. Başlangıçta, QCM çipinin
yüzey modifikasyonu 11-merkaptodekanoik asit (MUA) kullanılarak gerçekleştirilmiştir
ve polimere bağlanacak şekilde aktive edilmesi için karbodiimid olarak bilinen
EDC/NHS etil-3-(3-dimetilaminopropil) / N-hidroksisüksinimid kullanılmıştır. Poli (2-
hidroksietil metakrilat) nanopartikülleri P)HEMA-NPs(, MUA'da mevcut karboksil
grubunu bağlamak üzere polimerin hidroksil grubunu bir nitrojen grubuyla değiştirmek
amacıyla 3-aminopropiltrietoksi silan (APTES) ile etkinleştirilmiştir. Çip hazırlama ve
polimer modifikasyonu sonrasında, MM hücre yüzeylerinde yaygın olan CD44'e özgü
DF6392 antikorları yüzeye bağlanması etkinleştirilmiştir. Nanopartikül kaplı ve antikora
bağlı QCM çiplerine atomik kuvvet mikroskobu (AFM), fourier dönüşümü kızılötesi
zayıflatılmış toplam yansıma (FTIR-ATR) spektroskopi ve temas açısı ölçümleri yoluyla
karakterize edilmiştir.
A375 hücre örnekleri, karakterizasyon çalışmalarının ardından, fonksiyonelleştirilmiş
QCM çipine 1 mL/dk akış hızında eklenmiş ve rezonans frekansı (f) kaydedilerek kinetik,
afinite çalışmaları ve adsorpsiyon modelini belirlemek için sayıları 50 ila 5000 hücre/mL
arasında değişen çeşitli konsantrasyonlarda kullanılmıştır. Bağlama modu Langmuir
izoterm modeline uygun olduğu tespit edilmiştir. DF6392 antikorları ile
işlevselleştirilmiş QCM çipinin seçiciliğini göstermek için, insan pankreas kanseri hücre
dizisi PANC-1 ve insan embriyonik böbrek 293 hücre HEK293, 2500 hücre/mL oranında
çip üzerinde rekabetçi bir şekilde adsorbe edilip hücre/cm2 birim yüzeyindeki kütle
değişiklikleri (∆m) sensör gerçek zamanlı olarak tespit edilmiştir. Sistemin tespit limiti
1.2 hücre/mL dir. QCM biyosensörü, A375 hücreleri için PANC-1 hücrelerine göre
23.34 kat ve HEK293 hücrelerine göre 9.24 kat daha seçici çıkmıştır. Antikor ile
işlevselleştirilmiş sistem, MM hücrelerinin etkili bir şekilde tespit edilmesi konusunda
ümit vericidir. Bu bulgular, QCM biyosensörünün kanser hücresi tespiti için uygun,
oldukça seçici, verimli ve hassas bir sistem olduğunu göstermektedir. | tr_TR |
dc.contributor.department | Kimya | tr_TR |
dc.embargo.terms | Acik erisim | tr_TR |
dc.embargo.lift | 2024-10-18T07:34:23Z | |
dc.funding | Yok | tr_TR |