Basit öğe kaydını göster

dc.contributor.advisorYavuz Alagöz, Prof. Dr. Handan
dc.contributor.authorCinar, Nergis
dc.date.accessioned2017-02-08T11:15:35Z
dc.date.available2017-02-08T11:15:35Z
dc.date.issued2017
dc.date.submitted2017-01-20
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11655/3149
dc.description.abstractApproximately every 30 base pairs may contain an SNP. Thus rapid and sensitive detection of SNPs is essential. Therefore, this thesis was focused on the development of a DNA sensor with the surface enhanced Raman spectroscopy based detection of single nucleotide polymorphism (SNP). The study was accomplished in three steps. The first step was the preparation of the SERS substrates and their optimization in order to obtain high sensitivity. Smooth Au wafers were covered with polystyrene beads using the Langmuir-Blodgett method. Subsequently, electrochemical Au deposition was performed to form the nanostructures. In order to determine the optimal Au thickness the bipolar electrochemistry was employed to form an Au thickness gradient. The bipolar electrodes were modified with 4-nitrothiophenol (4-NTP), and the signal intensities along the bipolar electrodes were detected using SERS. The polystyrene spheres with 200 nm diameter provided the highest signal enhancement with 177.8 nm Au thickness. The second step was the formation of a sensing platform by means of the potential-assisted immobilization method on optimized SERS substrates. The prepared sensors were then hybridized with fully-matched target DNA and the electrochemical DNA melting kinetics was monitored via in-situ Raman measurements. Furthermore, the ssDNA desorption kinetics was also analysed via in-situ Raman measurements. Since the electrochemical melting starts at potential of -1100 mV vs. Ag/AgCl (3 M KCl) and the ssDNA starts to desorb at -1300 mV vs. Ag/AgCl (3 M KCl), -1250 mV vs. Ag/AgCl (3 M KCl) was chosen for further dsDNA dehybridization. In the last step, SNP detection was accomplished by monitoring the signal decrease with time due to the applied potential. Modified SERS substrates were hybridized with single mismatched target DNA and fully-matched target DNA separately. Potential-assisted DNA melting was monitored via in-situ Raman measurements. The results showed that 60% of the signal from SNP-containing target DNA was lost after 60 s of melting, while only 10% of fully matched target DNA was dehybridized in that time. Furthermore, the reproducibility of the designed sensor was satisfying.tr_TR
dc.description.tableofcontentsÖZET i ABSTRACT iii ACKNOWLEDGEMENTS v CONTENTS vi TABLE viii FIGURES ix SYMBOLS AND ABBREVIATIONS xii 1. INTRODUCTION 1 2. GENERAL INFORMATION 2 2.1. Langmuir-Blodgett Films 2 2.2. Raman Spectroscopy 6 2.3. Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) 7 2.4. Bipolar Electrochemistry 10 2.5. DNA Biosensors 11 2.5.1. Immobilization of DNA probes 13 2.5.2. Determination of DNA Hybridization 14 2.5.2.1. Gravimetric Detection 15 2.5.2.2. Electrochemical Detection 15 2.5.2.2.1. Electrochemical DNA Melting 16 2.5.2.3. Optical Detection 16 3. EXPERIMENTAL 18 3.1. Materials 18 3.2. Nanovoid Structures 19 3.2.1. Electrode Preparation for Nanobeads Deposition 19 3.2.2. Nanobeads Assembly by Means of Langmuir–Blodgett Technique 19 3.2.3. Nanovoids Determination 20 3.2.3.1. Bipolar Electrochemistry Setup 20 3.2.3.2. Modification of the Gold Surface with 4-Nitrothiophenol (NTP) 21 3.2.3.3. SERS Scanning of the Modified Bipolar Electrode 21 3.2.3.4. Determination of Required Potential by Using the BPE 21 3.2.4. Electrochemical Setup and Application 21 3.2.4.1. Instrumentation 21 3.2.4.2. Electrochemical Gold Deposition 22 3.2.5. Removal of Nanobeads 22 3.3. DNA Sensor Preparation 22 3.3.1. Electrode Cleaning and Characterization 22 3.3.2. Probe DNA Immobilization 24 3.3.3. Surface Passivation 24 3.3.4. Surface Characterization 24 3.3.5. DNA Hybridization 24 3.3.6. SERS Detection of DNA Hybridization 25 3.3.7. Electrochemical DNA Melting 25 3.3.8. Investigation of dsDNA Dehybridization Kinetics 25 3.3.9. Reproducibility 25 4. RESULTS AND DISCUSSION 27 4.1. Optimization of the Structure of Gold Nanovoid-Electrodes 27 4.1.1. Optimization of Nanobead Size and Gold Thickness 27 4.1.2. Optimization of Gold Deposition Procedure 31 4.2. Optimization of SERS Parameters 35 4.3. DNA Mismatch Analysis by Monitoring DNA Dehybridization Kinetics 38 4.3.1. Build-up of the DNA Sensor 38 4.3.2. Electrochemically Driven DNA Dehybridization 44 4.3.4. Reproducibility 47 5. CONCLUSIONS 49 REFERENCES 51 CURRICULUM VITAE 56tr_TR
dc.language.isoentr_TR
dc.publisherFen Bilimleri Enstitüsütr_TR
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccesstr_TR
dc.subjectDNA biyosensörütr_TR
dc.subjectYGRS
dc.subjectLangmuir-Blodgett
dc.subjectBipolar elektro-kimya
dc.subjectPotensiyel destekli
dc.subjectErime noktası
dc.titleDetection of DNA Hybridization and Dehybridization With Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) by Using Gold Nanovoids Electrodestr_TR
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/masterThesistr_TR
dc.description.ozetYaklaşık olarak her 30 baz çiftinde tek nokta polimorfizmi (SNP) bulunabilir. Dolayısıyla SNP'lerin hızlı ve hassas şekilde tespit edilmesi önemlidir. Bu nedenle, tezde tek nokta polimorfizmi (SNP) tayini için yüzeyde zenginleştirilmiş Raman spektroskopisine dayalı DNA sensörü geliştirilmesine odaklanılmıştır. Çalışma üç aşamada gerçekleştirilmiştir. İlk adım, SERS substratlarının hazırlanması ve yüksek hassasiyet elde etmek üzere bu substratların optimizasyonudur. Pürüzsüz Au plakakar Langmuir-Blodgett yöntemi kullanılarak polistiren küreler ile kaplanmıştır. Ardından nanoyapıları oluşturmak için elektrokimyasal Au kaplanması gerçekleştirilmiştir. Optimal Au kalınlığını belirlemek üzere Au kalınlık gradyanı oluşturmak için bipolar elektrokimya kullanılmıştır. Bipolar elektrotlar 4-nitrothiofenol (4-NTP) ile modifiye edilmiş ve elektrotlar boyunca sinyal yoğunlukları SERS kullanılarak tespit edilmiştir. 200 nm çaplı polistiren küreler 177.8 nm Au kalınlığı ile en yüksek sinyal sağlamıştır. İkinci adımda, optimize edilmiş SERS substratları üzerinde potansiyel destekli immobilizasyon yöntemi ile bir algılama platformu oluşturulmuştur. Hazırlanan sensörler tamamen eşleşen hedef DNA ile hibridize edilmiş ve elektrokimyasal DNA erime kinetiği, in-situ Raman ölçümleri ile izlenmiştir. Daha sonra, ssDNA desorpsiyon kinetikleri de in-situ Raman ölçümleri ile analiz edilmiştir. Elektrokimyasal erime potansiyeli başlangıcı Ag/AgCl (3 M KCl) için -1100 mV, ve ssDNA desorpsiyon başlangıcı Ag/AgCl (3 M KCl) için -1300 mV’de olduğu için dsDNA dehibridizasyonu için Ag/AgCl (3 M KCl) için -1250 mV seçilmiştir. Son adımda, SNP tespiti, uygulanan potansiyel nedeniyle zamanla sinyal azalması izlenerek gerçekleştirilmiştir. Modifiye edilmiş SERS substratlar, tek eşleşmeyen hedef DNA ve tamamen eşleşen hedef DNA ile ayrı ayrı hibridize edilmiştir. Potansiyel yardımlı DNA erimesi in-situ Raman ölçümleri ile izlenmiştir. Sonuçlar SNP içeren hedef DNA'dan gelen sinyalin % 60'ının 60 saniye erime sonrasında kaybolduğunu ortaya koyarken, tam olarak eşleşen hedef DNA'nın sadece %10'u aynı zaman süresinde dehibridize edilmiştir. Tasarlanan sensörün tekrarlanabilirliği de tatmin edicidir.tr_TR
dc.contributor.departmentKimyatr_TR


Bu öğenin dosyaları:

Bu öğe aşağıdaki koleksiyon(lar)da görünmektedir.

Basit öğe kaydını göster