Amiloid beta peptit konsantrasyonunun belirlenmesine yönelik biyosensör geliştirilmesi

Alzheimer hastalığı (AH) kişinin beyin hücrelerinin zamanla ölümüne bağlı olarak hafıza kaybı ve bilişsel fonksiyonların azalması şeklinde gelişen nörodejeneratif bir hastalıktır. AH'nin başlıca nedeni; 42 amino asit uzunluğundaki amiloid beta 42 (Aβ42) peptitlerinin beyin hücrelerinde birikmesidir. Bu tezde, Aβ42 peptit seviyesini saptamak için peptit konsantrasyonunun bir fonksiyonu olarak anizotropik yapılarına bağlı olarak polarize edilmiş ışığı geçirebilme özelliklerine sahip olan sıvı kristallerin oryantasyonuna dayanan bir optik biyosensör sunulmaktadır. Sıvı kristal molekülleri, uygun miktarda gelsolin ile modifiye edilmiş cam slaytın yüzeyinde desteklenmiştir ve sıvı kristallerin homeotropik bir oryantasyonuna neden olmuştur. Gelsolin ve Aβ42 peptidinin bağlanması sıvı kristallerin homeotropik oryantasyonunu bozmuştur ve homeotropikten rastgele bir hizalama değişikliğini indüklemiştir. Bu oryantasyon değişikliği, Aβ42 peptidinin saptanmasını sağlayan, karanlık bir optik sıvı kristal görüntüsünden Polarize Optik Mikroskop (POM) altında daha parlak bir görüntüye geçiş olarak basitçe görselleştirilmiştir. 1 pg/ml-1000 pg/ml geniş aralıkta Aβ42 peptidi bu biyosensör yardımıyla başarılı bir şekilde tespit edilebilmiştir ve geliştirilen biyosensör 1 pg/ml'lik çok düşük bir algılama sınırı göstermiştir. Geliştirilen biyosensör yardımıyla Aβ42 peptidinin yanısıra AH'nin önemli risk faktörü olan Apolipoprotein E4 (ApoE4) 0,1-30 nM konsantrasyon aralığında tespit edilmiştir. Aβ42 peptidi ile ApoE4 proteini arasındaki etkileşim sonucunda sıvı kristal oryantasyonunda meydana gelen değişim optiksel olarak saptanmıştır.

Alzheimer's disease (AD) is a neurodegenerative disease that develops in the form of memory loss and loss of cognitive functions due to the death of brain cells over time. The main reason of the Alzheimer’s disease is the accumulation of 42 amino acid long amyloid beta 42 (Aβ42) peptides in brain cells. In this thesis, an optical biosensor based on the orientation of liquid crystals with polarized light transmittance properties due to their anisotropic structure as a function of peptide concentration is presented to detect the Aβ42 peptide level. The liquid crystal molecules were supported on the surface of the glass slide modified with an appropriate amount of gelsolin, resulting in a homeotropic orientation of the liquid crystals. The binding of gelsolin and Aβ42 peptides disrupted the homeotropic orientation of the liquid crystals and induced a change in the orientation from the homeotropic to a random alignment. This change of orientation was simply visualized as a transition from a dark optical liquid crystal image to a brighter image under a Polarized Optical Microscope (POM), which allows detection of the Aβ42 peptide. In the wide range of 1 pg/ml-1000 pg/ml, Aβ42 peptide could be detected successfully with the help of this biosensor and the developed biosensor showed a very low detection limit of 1 pg/ml. With the help of the developed biosensor, besides the Aβ42 peptide, Apolipoprotein E4 (ApoE4), which is an important risk factor for AD, was detected in the concentration range of 0.1-30 nM. The change in the liquid crystal orientation as a result of the interaction between the Aβ42 peptide and the ApoE4 protein was detected optically.