Development of biosensors system for the determination of osteoporosis

Osteoporoz, belirti vermeyen bir hastalık olup birçok kişi hastalığının farkında değildir. Kemikte kırık meydana gelmeden önce sessiz dönemde osteoporoz tanısının konulması son derece önemlidir. Kemik metabolizma ve döngüsünün değerlendirilmesinde kemik döngüsündeki yapım ve yıkım ürünleri biyokimyasal belirteç olarak kullanılmaktadır. Osteoporoz tanısı ve takibinde klinik muayene, görüntüleme yöntemlerinin yanısıra bu biyokimyasal belirteçlerden yararlanılır. Biyobelirteç temelli bu yöntemlerin çoğu özel ekipman ve uzman personel gerektiren, zaman alıcı yöntemler olduğundan, alternatif olarak biyobelirteçlerin tayini için daha duyarlı, daha kısa sürede uygulanabilen biyosensör sistemlerinin geliştirilmesi önem kazanmaktadır. Osteokalsin (OCN) ve Osteopontin (OPN) molekülleri bazı metabolik kemik hastalıklarında anormal kemik kaybını öngörebilen biyolojik belirteçlerdendir. Bu tez kapsamında; osteoporoz tanısı, seyri ve tedavi takibinde kullanılmak üzere immünolojik temelli OCN ve OPN biyosensör sistemleri geliştirildi. Geliştirilen OCN ve OPN biyosensörleri ile elektrokimyasal impedans spektroskopisi (EIS) kullanılarak 10-60 pg/µL tayin aralığında spesifik ve duyarlı OCN ve OPN ölçümleri yapıldı. Geliştirilen biyosensörlerin tekrarlanabilirliklerinin yüksek olduğu belirlendi. Ayrıca bu biyosensörler, yapay serum örneklerinin analizinde de başarıyla kullanıldı.Osteoporosis is a symptom-free disease and many people are not aware of the disease. The diagnosis of osteoporosis in the silent period before the fracture occurs is extremely important. The production and degradation products in the bone cycle are important in the evaluation of bone metabolism and cycle as biochemical markers. Today, in addition to the clinical examination and imaging methods, these biochemical markers are used in the diagnosis and follow-up of osteoporosis. Since most of these methods based on biomarkers are time-consuming methods that require special equipment and expert personnel, the development of biosensor systems that are more sensitive and fast becomes more important for the determination of biomarkers. Osteocalcin (OCN) and Osteopontin (OPN) molecules are biomarkers that can predict abnormal bone loss in some metabolic bone diseases. In this thesis, OCN and OPN biosensor systems based on immunoassay were developed for the diagnosis, prognosis and follow-up of osteoporosis. By using the developed OCN and OPN biosensors, the OCN and OPN determinations were performed specifically and sensitively using electrochemical impedance spectroscopy (EIS) within the concentration range of 10-60 pg/µL. The reproducibilities of the developed biosensors were determined to be high. Also, these biosensors were also used successfully in the analysis of artificial serum samples