Development of a new biosensor system for early diagnosis of some disease

Geleceğin "mucize materyali" olarak adlandırılan grafen, bal peteğine benzer hegzagonal örgüye sahip bir atom kalınlığında karbon atomlarından oluşan çok ince, çok dayanıklı ve çok sert bir materyaldir. İki boyutlu yapısından (2D) dolayı geniş yüzey alanı sağlayan grafit temelli malzemelerin temel yapı taşı olan grafenin, hızlı elektron taşınımı, yüksek ısıl ve elektrik iletkenliği, mükemmel mekanik sağlamlık ve biyouyumluluk gibi özellikler sergilemesi bu materyalin saydam iletken elektrotlar, biyosensörler ve elektrokimyasal sensörler gibi pek çok alanda uygulanabilirliğini sağlamaktadır. Moleküler şaperonlar olarak bilinen ısı şok proteinleri (HSP), özellikle ısı, zehirli metaller, hastalıklar ve diğer strese neden olan zararlı uyarıcılara maruz kalındığında hücrelerde sentezlenirler. Ayrıca, HSPler birçok kanser türlerinde gereğinden fazla üretilirler. Bu protein ailesi arasında, HSP70 hemen hemen tüm hücrelerde bulunan, stresle uyarılabilir ana proteindir. Bu tez çalışmasında, HSP70 tayini için bir biyosensör geliştirilmesi amaçlandı. İlk olarak, grafen camsı karbon elektrot üzerine kaplandı. Daha sonra antiHSP70 nin EDC/NHS kullanılarak grafenle kaplanmış yüzey üzerine kovalent olarak bağlanması sağlandı. Döngüsel voltametri ve elektrokimyasal impedans spektroskopisi ile immobilizasyon adımları ve HSP70’ in elektrot yüzeyine bağlanması incelendi. Biyosensörün başarılı sonuçlar vermesi için tüm adımlar optimize edildi. Yapılan biyosensör gerçek serumda denendi ve geleceğe yönelik umut vaad edici sonuçlar elde edildi.Graphene called as “miracle material of the future” is formed by one- atom- thick carbon atoms. It is very thin, durable and rigid material and has a lot of features such as rapid electron transport, high electric conductivity, great mechanical stability and biocompatibility. Due to these features, the graphene can be used in many areas such as biosensors and electrochemical sensors. Heat-shock proteins (HSP), referred to as molecular chaperones, are highly conserved proteins which are synthesized especially in cells under a variety of harmful stimuli, including heat, toxic metals, diseases, and other stressors. Moreover, HSPs are over expressed in a wide range of human cancers. Among this protein family, HSP70 is the major stress-inducible protein that is abundantly and ubiquitously expressed in all cells. In this study, it is aimed to design a biosensor for determination of HSP70 (heat shock protein). Firstly, the glassy carbon electrode was covered with graphene. Later, antiHSP70 was covalently immobilized onto graphene layer by using EDC/NHS. The immobilization of antiHSP70 and HSP70 protein binding onto the electrode surface were monitored by cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. All important steps of this study were optimized to obtain better biosensor response. This biosensor was applied with human blood serum and hopeful results were obtained