Basit öğe kaydını göster

dc.contributor.advisorDuman, Memed
dc.contributor.authorOkan, Meltem
dc.date.accessioned2017-01-13T06:53:16Z
dc.date.available2017-01-13T06:53:16Z
dc.date.issued2016
dc.date.submitted2016-12-16
dc.identifier.citationIEEE 2006tr_TR
dc.identifier.otherTEZ:10133902
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11655/3053
dc.description.abstractThis thesis focuses on the detection of ciprofloxacin and erythromycin antibiotics in water resources, which cause adverse effects on wildlife in aquatic environments and human life by polluting the drinking waters. Detection of these antibiotics down to picogram mass resolution is crucial, since even the presence in trace amounts refer to pollution of the water resources. The main objective of this thesis study was to detect ciprofloxacin and erythromycin antibiotics with a novel approach by merging the molecular imprinting technology and microcantilever mass sensors. The developed nanosensor relies on the detection via adsorption of these molecules to the template specific cavities of molecularly imprinted polymeric (MIP) nanoparticles. The ciprofloxacin and erythromycin imprinted polymers were synthesized with miniemulsion polymerization technique. Their size, shape and dispersity characterization was carried out with Scanning Electron Microscope (SEM) and their layer structure was characterized by Atomic Force Microscopy (AFM). SEM images yielded that ciprofloxacin and erythromycin imprinted polymeric nanoparticles were both spherical in shape had sizes of around 160 nm and 30 nm, respectively. Three different methods were tried during the immobilization of prepared polymeric nanoparticles on the surface of the cantilever. AFM images revealed the particle morphology that were absorbed on the cantilever. It was found that a monolayer surface coverage was accomplished with a covalent immobilization technique. The validation of prepared nanosensor was accomplished for both of the imprinted polymeric nanoparticles specific to chosen antibiotics by employing the dynamic sensing mode. During validation studies, binding kinetics both in liquid and in air were checked. As the polymeric nanoparticles were immobilized on the surface of the cantilever, any molecule adsorption resulted in a frequency shift to lower values. From the shifts recorded, masses of the total adsorbed molecules were calculated. The sensitivity of the sensor systems in air for the detection of ciprofloxacin and erythromycin were determined as 2.2 Hz/pg and 1.6 Hz/pg, respectively. The limit of detection values were calculated as 2.2 µM for ciprofloxacin sensor and 1 µM for erythromycin sensor in air. The selectivity studies were performed by checking the affinities of physically and chemically similar antibiotics on ciprofloxacin and erythromycin imprinted polymers, which were found to show 7 and 8 fold lower affinities, respectively. Similarly, sensitivity of the nanosensor was checked by using non-imprinted polymeric nanoparticles, which were prepared with the same method except the template molecule inclusion. In that case, the binding affinities of ciprofloxacin and erythromycin towards non-imprinted polymers were found to be 5 and 3 folds lower compared to imprinted polymers. The obtained results were compared with data from the earlier studies done in this field and interpretations were made. Being one of the first studies in MIP based microcantilever sensor, the developed system has the potential to be pioneer in mass sensing applications.tr_TR
dc.description.sponsorshipTÜBİTAK COST (113Z222) TÜBİTAK ÖNCELİKLİ ALANLAR (2210-C)tr_TR
dc.description.tableofcontents1. INTRODUCTION 1 2. LITERATURE REVIEW 3 2.1. Antibiotics: Their Adverse Effects and Detection Techniques 3 2.2. Introduction to the Concept of Biosensors 5 2.3. Quartz Crystal Microbalance, It’s Working Principle and Applications 6 2.4. Theory behind Microcantilever Mass Sensors and Their Applications 10 2.4.1. Static Deflection Mode 13 2.4.2. Dynamic Sensing Mode 15 2.4.3. Parameters Affecting the Microcantilever Mass Sensing 16 2.4.4. Applications of Microcantilever Mass Sensors 20 2.5. Molecularly Imprinted Polymers and Their Fields of Use 24 2.6. Towards the Combination of Micromechanical Systems and MIPs 28 3. MATERIALS AND METHODS 34 3.1. Materials 34 3.2. Preparation and Characterization of CPX and ERY Imprinted Polymeric Nanoparticles 35 3.2.1. Preparation of CPX and ERY Imprinted Polymeric Nanoparticles 35 3.2.2. Characterization of CPX and ERY Imprinted Polymeric Nanoparticles 38 3.3. Instruments and Setup 38 3.3.1. Preparation of and Characterization over Microcantilever Sensor System 40 3.3.2. Validation of Microcantilever Sensor System 44 4. RESULTS, DISCUSSIONS AND CONCLUSION 46 4.1. Results and Discussions 46 4.1.1. Characterizations 46 4.1.2. Validation of the Microcantilever Sensor System 55 4.2. Conclusion 67 BIBLIOGRAPHY 70 CURRICULUM VITAE 86tr_TR
dc.language.isoentr_TR
dc.publisherFen Bilimleri Enstitüsütr_TR
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccesstr_TR
dc.subjectMicrocantilever Sensortr_TR
dc.subjectMass Sensor
dc.subjectMolecularly Imprinted Polymers
dc.subjectPharmaceutical Emerging Contaminants
dc.titleA Novel Mıcrocantılever Sensor System For The Selectıve Determınatıon Of Antıbıotıcstr_TR
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/masterThesistr_TR
dc.description.ozetBu tez çalışması kapsamında su kaynaklarındaki doğal yaşam üzerinde ve insanlar için yaşamsal önemi büyük olan içme suyu kaynaklarında olumsuz etkileri olan siprofloksazin ve eritromisin antibiyotiklerinin tespitine yoğunlaşılmıştır. Bu antibiyotiklerin su kaynaklarında iz miktarda bulunmaları bile kirlilik olarak nitelendirildiği için pikogram mertebesindeki miktarlarının tespit edilebilmesi önemlidir. Bu doğrultuda tez çalışmalarında yeni bir yaklaşım olan molekül baskılanmış polimer teknolojisi ile mikrokantilever kütle sensörler bir arada kullanılmıştır. Bu nanosensör sistemlerin temel çalışma prensibi, hedef moleküle özgü bağlanma bölgeleri olan baskılanmış polimerik nanopartiküller üzerine hedef moleküllerin adsorpsiyonudur. Tez çalışmasının hedef molekülleri olan siprofloksazin ve eritromisin molekülleri mini emülsiyon polimerizasyon tekniği ile baskılanmış polimer elde etmek için kullanılmıştır. Sentezlenen baskılanmış polimerik nanopartiküllerin şekilleri, boyutları ve yüzeye dağılımları Yüzey Elektron Mikroskopu (SEM) ile karakterize edilirken katman yapıları Atomik Kuvvet Mikroskopu (AFM) ile karakterize edilmiştir. Yüzey Elektron Mikroskopu ile elde edilen görüntülerde siprofloksazin ve eritromisin baskılanmış polimerik nanopartiküllerin boyutları sırasıyla 160 nm ve 30 nm olduğu görülmüştür. Baskılanmış polimerik nanopartiküller üç farklı yöntemle kantilever üzerine immobilize edilmişlerdir. İmmobilize edilen nanopartiküllerin kantilever üzerindeki morfolojileri AFM ile görüntülenmiştir. Baskılanmış polimerik nanopartiküllerin kantilever yüzeyine kovalent olarak bağlandığı nanosensörde nanopartiküllerin yüzeye dağılımı tek tabakalı şekilde olduğu AFM ile tespit edilmiştir. Hazırlanan nanosensörlerin dinamik modda seçici olarak çalışması her iki baskılanmış polimerik nanopartikülün için başarılı olmuştur. Antibiyotiklerin polimerik nanopartiküllere bağlanma kinetikleri hem sıvı hem de hava deneylerinde kontrol edilmiştir. Kantilever yüzeyine immobilize edilmiş polimerik nanopartiküllerin yüksek seçicilikleri sayesinde kütlesel en ufak bir değişiklik bile frekans değişimine sebep olmuştur. Bu frekans değişimleri kaydedilmiş ve toplam adsorbe olan molekül kütlesi hesaplanmıştır. Bu nanosensör sistemleri kullanılarak hava deneylerinde siprofloksazin ve eritromisin tespit hassasiyeti sırasıyla 2.2 Hz/pg ve 1.6 Hz/pg olarak hesaplanmıştır. Hava deneylerinde siprofloksazin ve eritromisin nanosensörlerinin minimum tespit değerleri sırasıyla 2.2 µM ve 1 µM olarak hesaplanmışlardır. Her iki moleküle ait seçicilik çalışmaları için hem kimyasal hem de fiziksel açıdan benzer antibiyotikler kullanılmış ve baskılanmış polimerik nanopartiküllerin siprofloksazin için 7 kat, eritromisin için 8 kat daha az bağlanma ilgisi olduğu hesaplanmıştır. Aynı şekilde nanosensörlerin hassasiyetlerini kontrol etmek için moleküler baskılanmamış polimerik nanpartiküller kullanılmıştır. Bu partiküller, diğer baskılanmış olan partiküller ile aynı şekilde sentezlenmiş ancak yapılarına hedef molekül eklenmemiştir. Bu doğrultuda baskılanmamış nanopartiküller üzerine siprofloksazin ve eritromisin moleküllerinin bağlanma istekleri baskılanmış olan nanopartiküllere göre sırasıyla 5 ve 3 kat daha az olduğu görülmüştür. Elde edilen tüm bu sonuçlar daha önce bu alanda yapılan çalışmalar ile karşılaştırılmış ve yorumlanmışlardır. Alanında ilk olan baskılanmış polimerik nanopartiküller ile birlikte kullanılan kantilever sensör sistemlerleri ile yapılmış olan bu tez çalışması ilerideki kütlesel tespit uygulamalarına ışık tutacak niteliktedir.tr_TR
dc.contributor.departmentNanoteknoloji ve Nanotıptr_TR
dc.contributor.authorID10133902tr_TR


Bu öğenin dosyaları:

Bu öğe aşağıdaki koleksiyon(lar)da görünmektedir.

Basit öğe kaydını göster