dc.contributor.advisor | Sağlam, Necdet | |
dc.contributor.author | İlhan, Hasan | |
dc.date.accessioned | 2019-10-21T12:32:16Z | |
dc.date.issued | 2019 | |
dc.date.submitted | 2019-06-26 | |
dc.identifier.citation | İlhan Hasan, ESCHERICHIA COLI VE SALMONELLA ENTERITIDIS TAYİNİNE YÖNELİK YATAY AKIŞ ANALİZ SİSTEMİ GELİŞTİRİLMESİ,2019 | tr_TR |
dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11655/9384 | |
dc.description.abstract | In recent years, rapid and accurate detection of pathogenic bacteria has been a current
research area in terms of public health and food safety. One of the effective methods for
this purpose is Surface-enhanced Raman scattering (SERS), its sensitivity, signal
amplification capability, portability, and paper-based horizontal flow immunoassay
(LFIA) system; Due to their high analysis rate and low cost, they stand out as a powerful
and effective technique for the detection of pathogenic microorganisms.
In the first step of this study, E. coli and S. enteritidis strains selected and known common
pathogenicity were used to generate the SERS-based LFIA system using the raman tag
DTNB; 5,5 ́-Dithiobis(2-Nitrobenzoic acid). Quantitative analysis and rapid detection of
selected bacteria was performed after pre-enrichment with Fe3O4/Au-PEI nanoparticles.
For this purpose, 20 nm gold nanoparticle (AuNP) and 15 nm Fe3O4/Au-PEI were
synthesized. In the next stage, optimized conditions for detection of selected
microorganisms were investigated by using rennet enzyme cleaving casein.
iv
In the second stage of our study, Fe3O4/Au-PEI nanoparticles coated selected bacterial
antibody were interacted with E. coli concentrations of 101-107 cfu/mL with used of
enzyme based magnetic extraction LFIA system. Then, when the casein was hydrolyzed
with the help of rennet, E. coli bound to Fe3O4/Au-PEI nanoparticles was separated by
magnetic field. Free bacteria were carried out on nitrocellulose membrane with DTNB
raman label bound to AuNPs on conjugation pad (AuNP DTNB antibody complex), and
the paper-based LFIA system was then allowed to be detected bacteria concentration on
the test line of the nitrocellulose membrane. Tracking the SERS signals of DTNB
molecule, LOD: 0,52 cfu/mL and R2: 0,98 values were determined from a linear
calibration curve against the increasing concentration of bacteria. These values have been
shown to work exclusively for E. coli against different bacterial species such as B. subtilis,
M. luteus, S. enteritidis strains.
In the third stage of our study, synthetic urine, reference blood and commercial milk
samples were used as biological samples. With the developed system, the efficiency of
binding of selected E. coli was determined as 86% or more.
In the last stage of our study, the effectiveness of E. coli was investigated in synthetic
urine, reference blood and commercial milk known as biological samples. Here, this study
showed that the synthetic urine, reference blood and milk, valuable nutrients especially
indicator E. coli tested as biological samples confirmed the idea that we will detect other
pathogen bacteria.
In this study, an alternative method was considered due to the expensive antibody used
in the determination of pathogen microorganisms. In accordance with this purpose,
instead of the antibody used in LFIA system, it is aimed to use bacteriophages as an
alternative method because of their natural affinity and high specificity of host selectivity.
For this reason, the P22 phage selecting S. enteritidis as the host, and its antibody were
used to compare. As a result of bacteriophage study, S. enteritidis (101-107 cfu/mL) was
determined from SERS calibration curve as LOD: 7 cfu/mL and R2: 0,98 whereas LOD:
6 cfu/mL and R2: 0,98 were found in our antibody study. These results showed that
bacteriophage would be an alternative and inexpensive method compared to antibody in
the detection of pathogenic microorganisms. In our in vivo study, egg and chicken
samples infected with S. enteritidis were found to bind and separate 90% or more bacteria
when using our P22-bacteriophage-based LFIA system. As a result, it was found that our
LFIA system works effectively and also bacteriophages can be an alternative method. | tr_TR |
dc.description.tableofcontents | ABSTRACT ........................................................................................................ iii
TEŞEKKÜR ........................................................................................................ vi
İÇİNDEKİLER .................................................................................................... vii
ŞEKİLLER DİZİNİ ................................................................................................ x
ÇİZELGELER DİZİNİ ....................................................................................... xiv
SİMGELER VE KISALTMALAR ........................................................................ xv
1. GİRİŞ ........................................................................................................ 1
2. GENEL BİLGİLER .................................................................................... 4
2.1. Bakterilerin Yapısı .................................................................................... 4
2.2. Bakteriyofajlar Giriş .................................................................................. 6
2.2.1. Bakteriyofajların keşfi ........................................................................... 7
2.2.2. Bakteriyofajların yapısı ......................................................................... 9
2.2.3. Bakterilerin tespitinde fajlar ................................................................ 10
2.3. Faj Enfeksiyonu ve Yaşam Döngüsü ...................................................... 11
2.3.1. Litik (parçalayıcı) faj ........................................................................... 11
2.3.2. Ilıman Faj............................................................................................ 12
2.3.3. Faj Enfeksiyon Aşamaları ................................................................... 12
2.4. Salmonella faj ......................................................................................... 14
2.5. Yüzeyde Güçlendirilmiş Raman Spektroskopisi (SERS) ........................ 14
2.6. Patojen bakteri tespiti için SERS etiket yöntemleri ................................. 16
2.6.1. SERS etiketleri ................................................................................... 16
2.6.2. Bakterilerin tespiti için SERS etiketleri ................................................ 17
2.6.3. Bakteri tespiti için etiketsiz yöntem ..................................................... 20
2.6.4. Patojen bakterilerin SERS profili ........................................................ 20
2.6.5. Yeni etiketsiz SERS yöntemleri .......................................................... 21
2.6.6. Nanoyapılı metal yüzeye dayalı SERS yöntemi. ................................ 22
2.6.7. Soy metal NP'lerine dayalı SERS yöntemi. ........................................ 22
2.7. Bakterilerin tespiti için çok fonksiyonlu SERS platformu ......................... 24
viii
3. DENEYSEL ÇALIŞMALAR .................................................................... 27
3.1. Kimyasal Maddeler................................................................................. 27
3.2. Kullanılan Cihazlar ................................................................................. 27
3.3. Kullanılan Diğer Malzemeler .................................................................. 27
3.4. Kullanılan Yöntemler .............................................................................. 28
3.4.1. Çözeltiler ............................................................................................ 28
3.4.2. Benzalkonyum Klorür Kullanılarak Altın Nanopartikül Sentezi ........... 28
3.4.3. Etiket Olarak Kullanılacak Küresel Sitratlı Altın Nanopartikül Sentezi
ve Yüzey Modifikasyonu ........................................................................ 30
3.4.4. Sentezlenen Altın Nanopartiküllerin SERS Etkileri ............................ 31
3.4.5. Altın Kaplı Demir Oksit Manyetik Nanopartikül Sentezi Ve Yüzey
Modifikasyonu ........................................................................................ 32
3.4.6. Demir Manyetik Nanopartiküllerin Altın ve Polietilen İmin ile
Kaplanması: ........................................................................................... 33
3.4.7. Farklı Raman Etiketlerinin AuNP Konjugasyonunda Optimizasyonu . 33
3.4.8. Yatay akışlı immunoassay striplerinin inşası ...................................... 35
3.4.9. Yatay akış immunoassay platformu için test membranı belirlenmesi . 36
3.4.10. Altın nanopartiküllerin agregasyon testi ............................................. 37
3.4.11. Kağıt tabanlı yatay akış immunoassay sisteminin inşa çalışmaları .... 38
3.4.12. Yatay akış immunoassay platformunun E. coli tayininde yapay idrar,
referans kan ve ticari süt örneklerinde uygulanması .............................. 40
3.4.13. Manyetik nanoekstraksiyon sonrası E. coli için Yatay Akış
İmmunoassay Yöntemi ........................................................................... 41
4. SONUÇLAR VE TARTIŞMA .................................................................. 44
4.1. Manyetik ekstraksiyona dayalı kağıt tabanlı LFIA sistem ....................... 44
4.1.1. Benzalkonyum klorür temelli altın nanopartikül karakterizasyonu ...... 44
4.1.2. Sitrat varlığında AuNP sentezi ve optimizasyon çalışmaları .............. 46
4.1.3. Fe3O4/Au-PEI partiküllerinin sentez ve karakterizasyonu .................. 47
4.1.4. Nitroselelüoz membranda gözenek büyüklük etkileşimleri ................. 52
4.1.5. Altın nanopartikül agregasyon testi .................................................... 53
4.1.6. Farklı Raman Etiketleri ile altın nanopartikül modifikasyonu .............. 55
4.1.7. Manyetik ekstraksiyona dayalı yatay akış immünoassay çalışmaları . 56
ix
4.1.8. Kuantum noktacıkların E. coli antikoru ile modifikasyonu ve enzim ile
bölünmesi ............................................................................................... 56
4.1.9. Manyetik nanopartiküllerin E. coli antikoru ile modifikasyonu ve enzim
ile bölünmesi ........................................................................................... 60
4.1.10. Manyetik ekstraksiyon ile geliştirilmiş kağıt bazlı LFIA parametrelerinin
optimizasyonu ......................................................................................... 61
4.1.11. Manyetik ekstraksiyona dayalı yöntem için kalibrasyon çalışması ..... 65
4.1.12. Geliştirilen kağıt tabanlı LFIA sisteminin örnek denemeleri ................ 68
4.1.13. Manyetik ekstraksiyona dayalı yöntem için seçicilik çalışmları ........... 70
4.1.14. Manyetik ekstraksiyona dayalı yöntem için farklı türdeki manyetik
partiküllerin kullanılması ......................................................................... 72
4.2. Bakteriyofaja dayalı kağıt tabanlı LFIA sistem ........................................ 73
4.2.1. Bakteriyofaj bazlı kağıt tabanlı yatay akış immünoassay çalışmaları . 73
4.2.2. İmmünomanyetik ayırım ile S. enteritidis tespiti .................................. 74
4.2.3. Farklı yüzey modifikasyonları ile S. enteritidis tespiti .......................... 75
4.2.4. Faj bazlı ELISA plaka ile bakteri tayini ............................................... 77
4.2.5. Bakteriyofaj bazlı kağıt tabanlı LFIA sistem ........................................ 78
4.2.6. Bakteriyofaj tabanlı LFIA sistemin seçicilik çalışmları ......................... 81
4.2.7. Bakteriyofaj tabanlı sistemin gerçek örnek denemeleri ...................... 83
5. YORUM .................................................................................................. 89
6. KAYNAKLAR ........................................................................................ 100
EKLER ............................................................................................................ 115
6.1. EK 1 – Manyetik partiküllerin FTIR sonucu. .......................................... 115
EK-2 Saf kazein ve manyetik partikül ile kovalent bağlı olan kazein’in FTIR
sonuçları ............................................................................................... 116
6.2. EK 2 - Tezden Türetilmiş Yayınlar ........................................................ 117
6.3. EK 3 - Tezden Türetilmiş Bildiriler ........................................................ 118
6.4. EK 6 - Tez Çalışması Orjinallik Raporu ................................................ 119
ÖZGEÇMİŞ ..................................................................................................... 120 | tr_TR |
dc.language.iso | tur | tr_TR |
dc.publisher | Fen Bilimleri Enstitüsü | tr_TR |
dc.rights | info:eu-repo/semantics/openAccess | tr_TR |
dc.subject | SERS | |
dc.subject | LFIA | |
dc.subject | DTNB | |
dc.subject | AuNP | |
dc.subject | Rennet | |
dc.subject | Fe3O4/Au-PEI | |
dc.subject | Bakteriyofaj | |
dc.subject | Antikor | |
dc.subject.lcsh | Konu Başlıkları Listesi::Bilim | tr_TR |
dc.title | Escherichia Coli ve Salmonella Enteritidis Tayinine Yönelik Yatay Akış Analiz Sistemi Geliştirilmesi | tr_TR |
dc.type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis | tr_TR |
dc.description.ozet | Son yıllarda patojen bakterilerin hızlı ve doğru tespiti, halk sağlığı ve gıda güvenliği
açısından oldukça güncel bir araştırma alanıdır. Bu amaca yönelik etkin yöntemlerden
biriside, Yüzeyde geliştirilmiş Raman saçılması (SERS) olup, duyarlılığı, sinyali
çoğaltma yetkinliği, taşınabilirliği ve kâğıt tabanlı yatay akış immünoassay (LFIA)
sistem, yüksek analiz hızı, aynı zamanda düşük maliyetli olması nedeniyle patojen
mikroorganizma tespitinde güçlü ve etkili bir teknik olarak öne çıkmaktadırlar.
Yapılan bu çalışmanın birinci aşamasında, yaygın patojenitesi bilinen ve seçilen E. coli
ve S. enteritidis suşları, SERS tabanlı LFIA sistemi oluşturmak için, raman etiketi DTNB;
5,5 ́-Dithiobis(2-Nitrobenzoik asit) kullanıldı, ikinci aşamada da Fe3O4/Au-PEI
nanopartikülleri ile ön-zenginleştirme yapıldıktan sonra, seçilen patojen bakterilerin
tespiti ve kantitatif analizi gerçekleştirilmiştir. Bu hedefe yönelik olarak, 20 nm
boyutunda altın nanopartikül (AuNP) ve 15 nm boyutunda Fe3O4/Au-PEI sentezlenmiştir.
Daha sonraki aşamada da kazeini parçalayan rennet enzimi kullanılarak seçilen
mikroorganizmaların tespitinde optimize koşullar araştırılmıştır.
Araştırmamızın ikinci aşamasında, enzim tabanlı manyetik ekstraksiyon sistemi
kullanılarak, seçilen bakteri antikoru ile kaplı Fe3O4/Au-PEI nanopartiküller, 101-107
ii
kob/mL E. coli derişimleri olacak şekilde etkileştirilmiştir. Daha sonra rennet yardımıyla
kazein hidroliz edildiğinde, Fe3O4/Au-PEI nanopartiküllerine bağlı bulunan E. coli
manyetik alan yardımıyla ayrılmıştır. Serbest bakteriler konjugasyon ped
(AuNP+DTNB+antikor kompleksi) üzerinde altın nanopartiküllere bağlı olan raman
etiket DTNB ile nitroselüloz membran üzerinde yürütülmüş, ve bakteri derişimi kağıt
tabanlı LFIA sistem nitroselüloz membran üzerinde bulunan test çizgisi ile tespit edilmesi
sağlanmıştır. DTNB molekülünün SERS sinyallerini takip edilerek bakterinin artan
konsantrasyonuna karşı lineer bir kalibrasyon eğrisinden LOD: 0,52 ve R2 değerleri de
0,98 olarak saptanmıştır. Bu değerler farklı bakteri türlerine B. subtilis, M. luteus, S.
enteritidis suşlarına karşı sadece E.coli‘ye spesifik olarak çalıştığı gösterilmiştir.
Çalışmamızın üçüncü aşamasıda, biyolojik örnek olarak sentetik idrar, referans kan ve
ticari süt örnekleri kullanılmıştır. Geliştirilen sistem ile seçilen E. coli’yi ne kadar
tuttuğumuzun etkinliği %86 ve üzeri olarak saptanmıştır.
Yaptığımız bu çalışmada patojen mikroorganizmaların tayininde kullanılan antikorun
pahalı olması nedeniyle alternatif bir yöntem düşünülmüştür. Bu amaca uygun olarak,
LFIA sistemde kullanılan antikor yerine, doğal afiniteleri ve yüksek özgüllükte konak
seçicilikleri nedeniyle bakteriyofajların alternatif yöntem olarak kullanılması
hedeflenmiştir. Bunun için S. enteritidis’i konak olarak seçen P22 fajı ve kıyaslamak
amacıyla antikoru kullanılmıştır. Yapılan bakteriyofaj çalışması sonucunda S. enteritidis
(101-107 kob/mL) SERS kalibrasyon grafiklerinden LOD: 7 kob/mL ve R2: 0,98 olarak
saptanırken, antikor çalışmamızda LOD: 6 kob/mL ve R2: 0,98 bulunmuştur. Bu sonuçlar
göstermiştir ki patojen mikroorganizmaların tayininde bakteriyofajın antikora kıyasla
alternatif ve ucuz bir yöntem olacağı görülmüştür. In vivo çalışmamızda S. enteritidis ile
enfekte edilen yumurta ve tavuk eti örnekleri, P22-bakteriyofaj tabanlı yatay akış
sistemimiz kullanıldığında, %90 ve üzerinde bakteriyi tuttuğu ve ayırdığı saptanmıştır.
Sonuçta yatay akış sistemimizin etkin çalıştığı ayrıca bakteriyofajların alternatif bir
yöntem olabileceği görülmüştür. | tr_TR |
dc.contributor.department | Nanoteknoloji ve Nanotıp | tr_TR |
dc.embargo.terms | Acik erisim | tr_TR |
dc.embargo.lift | 2019-10-21T12:32:16Z | |