BNP proteini tespiti için alan etkili biyosensör platformu tasarımı

Abstract

Kardiyovasküler hastalıklar, dünya çapında çoğu ülkede önde gelen ölüm nedenidir ve hastalığın en önemli klinik belirtilerinden biri Kalp Yetmezliğidir (KY). Halen KY'den şüphelenilen hastalara tıbbi öykü, fizik muayene, elektrokardiyogram (EKG) ve kan testleri de dâhil olmak üzere tanı ve değerlendirmesi yapılmaktadır. KY sırasında kalp tarafından salgılanan bir protein olan Beyin Natriüretik Peptid (BNP), kardiyak bir hormondur ve KY durumunda önemli bir biyo belirteçtir. Hâlihazırda kullanılmakta olan kan testleri ile tespit edilmektedir. Bununla birlikte, çoğu test, merkezi bir laboratuvar ortamında yapılmaktadır ve 90-120 dakikalık bir geri dönüş süresine sahiptir. Bu kısıtlamalardan ötürü KY?nin değerlendirilmesinde hekimi yönlendirecek pratik bir belirtece ihtiyaç duyulmaktadır. KY sırasında kalp tarafından salgılanan bir protein olan, BNP proteininden oluşan ve BNP?ye kıyasla daha uzun yarı ömre sahip olan NT-proBNP?nin az miktarda kan örneği üzerinden hassas ve hızlı sonuç verebilen bir biyosensör tasarımı oluşturulması, KY hastaları adına hayati önem taşımaktadır. Grafen tabanlı alan Alan Etkili Transistör (GFET) temelli biyosensörler, potansiyel olarak düşük maliyet, yüksek hassasiyet ve özgüllük ile hızlı, etiketsiz, elektriksel olarak algılama yapabilmeleri nedeniyle belirtilen kriterleri karşılama potansiyelindedir. Bu tez çalışmasında Fotolitografi ve Electrone Beam Lithography (EBL) yöntemleri kullanılarak Alan Etkili Transistör (FET) yapılı biyosensör platformları tasarlanmıştır. Kimyasal Buhar Biriktirme (CVD) Yöntemi ve Eksfoliasyon Yöntemi ile elde edilen 2 boyutlu grafen nanomalzemesi, çeşitli kimyasal metotlar kullanılarak bu elektrot yapılarına transfer edilerek, GFET biyosensör platformları elde edilmiştir. Elde edilen biyosensör platformlarının yapısal ve elektriksel karakterizasyonları (kuru ve sıvı koşullarda, back ve top gate konfigürasyonlarında) yapılmıştır.

Heart Failure (HF) is one of the most common clinical presentations of cardiovascular disease and is the leading cause of death in most cases. Medical history, physical examination, electrocardiogram, and blood tests are used to diagnose and evaluate patients who are suspected of having heart failure worldwide. Brain Natriuretic Peptide (BNP) is a cardiac hormone and an important biomarker in HF. It is a protein that is produced by the heart during heart failure. Currently, blood tests are utilized to detect it. These tests are conducted in a central laboratory setting and take 90-120 minutes to complete. On a limited amount of blood samples, HF patients must develop a sensitive and quick biosensor design for NT-proBNP. It is a protein released by the heart during HF, comprises BNP protein, and has a longer half-life than BNP. Due to their capacity to provide quick, label-free electrical sensing with possibly low cost, high sensitivity, and specificity, graphene-based field Field-Effect Transistor-based (GFET) biosensors have the potential to meet specified criteria. Photolithography and Electron Beam Lithography were used to construct biosensor platforms as a Field Effect Transistor structure. To make GFET biosensors, the 2-dimensional graphene nanomaterial was synthesized by Chemical Vapor Deposition and Exfoliation Methods and then transformed into these electrode structures. The designed biosensor platforms were evaluated structurally and electrically (in dry and liquid conditions, including back and top gate configurations).