Homosistein-BSA-afinite temelli biyosensor tasarımı

KAYA, Gizem; AYHAN, HAKAN; AYHAN, Fatma

Homosistein-BSA-afinite temelli biyosensor tasarımı

Fatma AYHAN, (Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi)

Gizem KAYA, (Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi)

Hakan AYHAN (Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi, Fen Fakültesi, , Biyokimya Anabilim Dalı, Biyokimya ve Biyomalzemeler Araştırma Laboratuvarı, Muğla)

Türk Biyokimya Dergisi

2 1

Yıl: 2014 Cilt: 39 Sayı: 3 Sayfa Aralığı: 383 - 396 Metin Dili: Türkçe İndeks Tarihi: 29-07-2022

Homosistein-BSA-afinite temelli biyosensor tasarımı

Öz:

Amaç: Çalışmada, Kuartz Kristal Mikrodenge (QCM) sistemi kullanılarak piezoelektrik esaslı Homosistein biyoafinite sensörü ile Homosisteinin tayini ve tekrar kullanılabilirliğinin tespiti amaçlanmıştır.Metod: Gümüş sensör yüzeyi bir dizi ön işlemden geçirilmiştir. Yüzey aktivasyonu işlemi sırası ile NaOH, aseton ve metanol çözeltileri ile belli sürelerde gümüş kristallerin etkileştirilmesi ile yapılmıştır. Sonraki aşamada yüzeye sırası ile sisteamin, glutaraldehit bağlanması ve BSA immobilizasyonu gerçekleştirilmiştir. BSA derişimi belli bir aralıkta denenmiş ve en uygun derişim olarak en çok BSA bağlanmasının tayin edildiği 0,1 mg/mL değeri seçilmiştir.Bulgular: Yüzey modifikasyon aşamalarından sonra BSA-homosistein afinitesi kapsamında çalışma aralığının belirlenmesi amacıyla Homosistein kalibrasyon grafiği oluşturulmuş ve 0,5-2 µmol aralığının en yüksek uyumu verdiği belirlenmiştir. Kuartz kristallerin ekrar kullanılabilirlik çalışmalarında bazik ve asidik ortamlarda BSA-Homosistein afinitesinin kırılması incelenmiştir. Bazik ortamda yapılan deneylerde 10-6, 10-3, 10-1, 1, 10 ve 100 mM NaOH çözeltileri ile afinitenin kırılması denenmiş ve hiçbir bazik ortam denemesinde tekrar kullanım imkânı gözlenmemiştir. Asidik ortamda yapılan BSA-Homosistein afinitesini koparma deneylerinde 0,01, 1, 10, 100 mM Glisin-HCl çözeltileri ile pH 2,5, 3,5, 5,5 ve 6,5 değerlerinde deneyler yapılmıştır. 0,01 mM Glisin-HCl çözeltisi ile pH 5,5'ta kristalin 12 kez tekrar kullanımı mümkün olmuştur.Sonuç: En yüksek tekrar kullanım sayısına Glisin-HCl derişimi 1mM olduğunda yine pH 5,5'ta yapılan BSA-Homosistein afinitesini koparma deneylerinde 30 tekrar sayısı ile ulaşılmıştır. Asidik ortam derişimi 10 mM Glisin-HCl ile yapılan deneylerde en fazla dört kez kullanım imkânı olmuştur

Anahtar Kelime:

Konular: Kimya, Analitik

Homocysteine-BSA – affinity based biosensor design

Öz:

Objective: In this research, the detection and Reusability of Homocysteine by piezoelectric based Homocysteine Bioaffinity sensor using Quartz Crystal Microbalance (QCM) was aimed.Methods: The surface of silver sensor was subjected to a series of pretreatments. Surface activation process was done with the interaction of silver crystals with NaOH, acetone and methanol, respectively at definite times. Then, systeamine, glutaraldehyde attachments and BSA immobilization were performed to surfaces. BSA concentration was assayed within a range and the highest coupling BSA amount of 0.1 mg/mL was chosen as the most convenient concentration.Results: In the scope of BSA-Homocysteine affinity, the calibration graph of Homocysteine was formed after surface modification steps and the range of 0.5-2 µmol was estimated to give the best determination coefficient. Reusability of quartz crystals were tested by the cleavage of BSA-Homocysteine affinity in acidic and basic conditions. The NaOH solutions of 10-6, 10-3, 10-1, 1, 10 ve 100 mM were used to cleave the affinity and it was observed that no basic medium trials were convenient to reuse. Assays performed to break BSA-Homocysteine affinity in acidic condition were done with 0.01, 1, 10, 100 mM Glisin-HCl solutions of pH 2.5, 3.5, 5.5 and 6.5. The crystal reusability of 12 was reached with Glisin-HCl solution of 0.01, mM in pH 5.5.Conclusion: The highest reusability value of 30 repeat was reached when Glisin-HCl concentration is 1mM with pH 5.5 achieved to cleave BSA-Homocysteine affinity experiments. The experiments carried out in 10 mM Glisin-HCl acidic medium concentration gave oppurtunity to four reuse of silver crystal

Anahtar Kelime:

Konular: Kimya, Analitik

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

[1] Guttormsen AB, Ueland PM, Nesthus I, Nygård O, Schneede J, et al. Determinants and vitamin responsiveness of intermediate hyperhomocysteinemia (> or = 40 micromol/liter). The Hordaland Homocysteine Study. J Clin Invest 1996; 98(9):2174-83.
[2] Petri M, Roubenoff R, Dallal GE, Nadeau MR, Selhub J, et al. Plasma homocysteine as a risk factor for atherothrombotic events in systemic lupus erythematosus. Lancet 1996; 348(9035):1120-4.
[3] Tawakol A, Omland T, Gerhard M, Wu JT, Creager MA. Hyperhomocyst(e)inemia is associated with impaired endothelium-dependent vasodilation in humans. Circulation 1997; 95(5):1119-21.
[4] Krijt J, Vacková M, Kozich V. Measurement of homocysteine and other aminothiols in plasma: advantages of using tris(2- carboxyethyl)phosphine as reductant compared with tri-nbutylphosphine. Clin Chem 2001; 47(10):1821-8.
[5] Lentz SR, Sobey CG, Piegors DJ, Bhopatkar MY, Faraci FM, et al. Vascular dysfunction in monkeys with diet-induced hyperhomocyst(e)inemia. J Clin Invest 1996; 98(1):24-9.
[6] van den Berg M, Stehouwer CD, Bierdrager E, Rauwerda JA. Plasma homocysteine and severity of atherosclerosis in young patients with lower-limb atherosclerotic disease. Arterioscler Thromb Vasc Biol 1996; 16(1):165-71.
[7] Boushey CJ, Beresford SA, Omenn GS, Motulsky AG. A quantitative assessment of plasma homocysteine as a risk factor for vascular disease. Probable benefits of increasing folic acid intakes. JAMA 1995; 274(13):1049-57.
[8] Konecky N, Malinow MR, Tunick PA, Freedberg RS, Rosenzweig BP, et al. Correlation between plasma homocyst(e)ine and aortic atherosclerosis. Am Heart J 1997; 133(5):534-40.
[9] de Lorgeril M, Salen P, Paillard F, Lacan P, Richard G. Lipid-lowering drugs and homocysteine. Lancet 1999; 353(9148):209-10.
[10] Desouza C, Keebler M, McNamara DB, Fonseca V. Drugs affecting homocysteine metabolism: impact on cardiovascular risk. Drugs 2002; 62(4):605-16.
[11] Eren AA. Ufuk Üniversitesi Dr. Rıdvan Ege Hastanesi Polikliniklerine başvuran hastalarda serum Vitamin B12 ve Folik Asit, Homosistein değerleri ile Nöropsikiyatrik şikâyetlerin ilişkisi, Tıpta Uzmanlık Tezi, Ufuk Üniversitesi, Ankara, 2011.
[12] Kavuk S. Sigara içen ve içmeyen gebelerde 3.trimester ve kordon kanlarının vitamin b12, folik asit ve homosistein seviyeleri açı- sından karşılaştırılması, Tıpta Uzmanlık Tezi, GATA Üniversitesi, Ankara 2011.
[13] Ünlü A. Kardiyak cerrahi geçiren hastalarda, preoperatif serum homosistein düzeylerinin, akut böbrek yetmezliği, serebrovaskü- ler olay, mezenterik iskemi ve derin ven trombozu ile ilişkisinin değerlendirilmesi, Tıpta Uzmanlık Tezi, Hacettepe Üniversitesi, Ankara, 2011.
[14] Uzman A. Metilentetrahidrofolat (MTHFR) gen polimorfizminin, implant uygulanan hastalarda homosistein seviyeleri üzerine olan etkisinin incelenip değerlendirilmesi, Doktora Tezi, İstanbul Üniversitesi, İstanbul, 2012.
[15] Ducros V, Demuth K, Sauvant MP, Quillard M, Caussé E, et al. Methods for homocysteine analysis and biological relevance of the results. J Chromatogr B Analyt Technol Biomed Life Sci 2002; 781(1-2):207-26.
[16] Gu F, Lux R, Du-Thumm L, Stokes I, Kreth J, Anderson MH, et al. In situ and non-invasive detection of specific bacterial species in oral biofilms using fluorescently labeled monoclonal antibodies. J Microbiol Methods 2005; 62(2):145-60.
[17] Berdat D, Marin A, Herrera F, Martin AM. DNA biosensor using fluorescence microscopy and impedance spectroscopy, Sensors and Actuators B 2006; 118;53-9.
[18] Vivian, C., Wu, H., Sz-Hau. Chenb, Chih-Sheng. Lin., Realtime detection of Escherichia coli O157: H7 sequences using a circulating-flow system of quartz crystal microbalance, Bioensors and Bioelectronics, 2007, 22:2967-2975.
[19] Pastorino L, Caneva Soumetz F, Giacomini M, Ruggiero C. Development of a piezoelectric immunosensor for the measurement of paclitaxel. J Immunol Methods 2006; 313(1-2):191-8.
[20] Makower A. and Scheller, F.W., A set of piezoelectric biosensors using cholinesterases, Methods in Molecular Biology, 2008, vol. 504, s.3-22.
[21] Mutlu S, Çökeliler D, Shard A, Goktas H, Ozansoy B, et al. Preparation and characterization of ethylenediamine and cysteamine plasma polymerized films on piezoelectric quartz crystal surfaces for a biosensor, Thin Solid Films 2008; 516:1249-55.
[22] Sözmen N. Biyomedikal Uygulamalarında Akıllı Polimer Kullanılması ve Karakterizasyon Yönteminin Kuartz Kristal Mikro Dengeleyici Sistemler ile Geliştirilmesi, Yüksek Lisans Tezi, Baş- kent Üniversitesi, Ankara, 2008.
[23] Escuderos ME, Sánchez S, Jiménez A Virgin olive oil sensory evaluation by an artificial olfactory system, based on Quartz Crystal Microbalance (QCM) sensors, Sensors and Actuators B: Chemical, 2010; 147:159-64.
[24] Fogel R, Limson JL. Probing fundamental film parameters of immobilized enzymes-towards enhanced biosensor performance. Part I--QCM-D mass and rheological measurements. Enzyme Microb Technol 2011; 49(2):146-52.
[25] Ayhan F, Tabrizi A, Ayhan H. Microgravimetric DNA Detection with Gold Nanoparticle Immobilized Piezo Crystal by Quartz Crystal Microbalance, Sensor letteres 2011; 9:1-7.
[26] Lee CF, Yan TR, Wang TH. Long-term monitoring of Caco-2 cell growth process using a QCM-cell system, Sensors and Actuators B: Chemical, 2012; 166-7:165-71.
[27] Akgül EÖ. HPLC Yöntemiyle Plazma Homosistein Ölçüm YöntemlerininKarşılaştırılması, Uzmanlık Tezi, GATA Üniversitesi, Ankara, 2003, 61s.
[28] Sağdıç D. Spektrofotometrik Homosisteinin Tayini, Yüksek Lisans Tezi İstanbul Üniversitesi, İstanbul, 2004, 63s.
[29] Özen P. QCM tabanlı sıvı ortam algılama sistemi tasarımı, Yüksek Lisans Tezi, Dumlupınar Üniversitesi, Kütahya, 2012, 61s.
[30] Updike SJ, Hicks GP. The enzyme electrode. Nature 1967; 214(5092):986-8.
[31] Guilbault GG, Luong JH. Gas phase biosensors, Journal of Biotechnology. 1988; 9:1-29.
[32] Kanazawa KK and J. Gordon II, Impedance analysis of thicknessshear mode quartz crystal resonators in contact with linear viscoelastic media. Anal Chem 1985; 57:1770.
[33] Selhub J, Jacques PF, Wilson PW, Rush D, Rosenberg IH. Vitamin status and intake as primary determinants of homocysteinemia in an elderly population. JAMA 1993; 270(22):2693-8.
[34] Shons A, Dorman F, Najarian J. The piezoelektric Quartz imminosensor. J Biomed Monter Res 1972, 570-6.
[35] Ayhan F, Gülsu A, Ayhan H. Quartz crystal piezo electrode surface modification for gold nano-particles immobilization. Hacettepe Journal of Biology and Chemistry 2007; 3:203-8.
[36] Koçum C, Erdamar A, Ayhan H. Design of temperature control led Quartz Crystal Microbalance System. Instrumentation Science and Technology 2010; 38:39-51.
[37] Erdamar A, Ayhan F, Koçum İC, Ayhan H. Urease immobilized piezoelectric quartz crystal for urea conversion. Hacettepe J of Biology&Chemistry 2008; 2:173-80.
[38] Liu YC, Wang CM, Hsiung KP. Comparison of different protein immobilization methods on quartz crystal microbalance surface in flow injection immunoassay. Anal Biochem 2001; 299(2):130-5.
[39] Sauerbrey GA. Use a quartz vibrator form weight thin films on a microbalance. Z Phys 1959; 155:206-10.
[40] Liu Y, Yu X, Zhao R, Shangguan DH, Bo Z, Liu G. Real time kinetic analysis of the interaction between immunoglobulin G and histidine using quartz crystal microbalance biosensor in solution. Biosens Bioelectron 2003; 18(11):1419-27.
[41] Zhang H, Zhao R, Chen Z, Shangguan DH, Liu G. QCM-FIA with PGMA coating for dynamic interaction study of heparin and an-tithrombin III. Biosens Bioelectron 2005; 21(1):121-7.
[42] Liu Y, Yu X, Zhao R, Shangguan DH, Bo Z, Liu G. Quartz crystal biosensor for real-time monitoring of molecular recognition between protein and small molecular medicinal agents. Biosens Bioelectron 2003; 19(1):9-19.
[43] Tabrizi APF. Altın nanopartikül üretimi ve kuartz kristal mikrobalans sisteminde kullanımı. [Yüksek Lisans Tezi] Hacettepe Üniversitesi, Ankara, 2006.
[44] Refsum H, Helland S, Ueland PM. Radioenzymic determination of homocysteine in plasma and urine. Clin Chem 1985; 31(4):624-8.
[45] Refsum H, Ueland PM, Svardal AM. Fully automated fluorescence assay for determining total homocysteine in plasma. Clin Chem 1989; 35(9):1921-7.
[46] Ueland PM, Refsum H, Stabler SP, Malinow MR, Andersson A, et al. Total homocysteine in plasma or serum: methods and clinical applications. Clin Chem 1993; 39(9):1764-79.

APA	AYHAN F, KAYA G, AYHAN H (2014). Homosistein-BSA-afinite temelli biyosensor tasarımı. , 383 - 396.
Chicago	AYHAN Fatma,KAYA Gizem,AYHAN HAKAN Homosistein-BSA-afinite temelli biyosensor tasarımı. (2014): 383 - 396.
MLA	AYHAN Fatma,KAYA Gizem,AYHAN HAKAN Homosistein-BSA-afinite temelli biyosensor tasarımı. , 2014, ss.383 - 396.
AMA	AYHAN F,KAYA G,AYHAN H Homosistein-BSA-afinite temelli biyosensor tasarımı. . 2014; 383 - 396.
Vancouver	AYHAN F,KAYA G,AYHAN H Homosistein-BSA-afinite temelli biyosensor tasarımı. . 2014; 383 - 396.
IEEE	AYHAN F,KAYA G,AYHAN H "Homosistein-BSA-afinite temelli biyosensor tasarımı." , ss.383 - 396, 2014.
ISNAD	AYHAN, Fatma vd. "Homosistein-BSA-afinite temelli biyosensor tasarımı". (2014), 383-396.

APA	AYHAN F, KAYA G, AYHAN H (2014). Homosistein-BSA-afinite temelli biyosensor tasarımı. Türk Biyokimya Dergisi, 39(3), 383 - 396.
Chicago	AYHAN Fatma,KAYA Gizem,AYHAN HAKAN Homosistein-BSA-afinite temelli biyosensor tasarımı. Türk Biyokimya Dergisi 39, no.3 (2014): 383 - 396.
MLA	AYHAN Fatma,KAYA Gizem,AYHAN HAKAN Homosistein-BSA-afinite temelli biyosensor tasarımı. Türk Biyokimya Dergisi, vol.39, no.3, 2014, ss.383 - 396.
AMA	AYHAN F,KAYA G,AYHAN H Homosistein-BSA-afinite temelli biyosensor tasarımı. Türk Biyokimya Dergisi. 2014; 39(3): 383 - 396.
Vancouver	AYHAN F,KAYA G,AYHAN H Homosistein-BSA-afinite temelli biyosensor tasarımı. Türk Biyokimya Dergisi. 2014; 39(3): 383 - 396.
IEEE	AYHAN F,KAYA G,AYHAN H "Homosistein-BSA-afinite temelli biyosensor tasarımı." Türk Biyokimya Dergisi, 39, ss.383 - 396, 2014.
ISNAD	AYHAN, Fatma vd. "Homosistein-BSA-afinite temelli biyosensor tasarımı". Türk Biyokimya Dergisi 39/3 (2014), 383-396.