Akademik Veri Yönetim Sistemi
BÜKÜŞOĞLU E. (Yürütücü), ÖZÇUBUKÇU S., Saylam A.
TÜBİTAK Projesi, 2023 - 2025
Hızlı, hassas ve uygun maliyetlerde biyolojik tanı ve teşhis uygulamalarına hızlı müdahale ve yaygın kullanım hedefleriyle gereksinim duyulmaktadır. Günümüzdeki biyolojik tanı uygulamaları belirli hedef moleküllere göre önceden tasarlanmış, genellikle katı tutucular üzerine hazırlanmış yüzeylerin hedef moleküllerle etkileşimleri sonucu meydana gelen renk, yük, iletkenlik vb. özelliklerdeki değişimlerin ölçümü üzerine geliştirilmiştir. Oysa ki, yumuşak malzeme platformları üzerine hazırlanmış sistemler farklı uygulamalara yönelik ayarlanabilir yapıları, dinamik doğaları ve yeniden uyarlanabilir formları sebebiyle katı malzeme üzerine hazırlanmış sistemlere nazaran güncel uygulamalarda ciddi üstünlükler sağlamaktadırlar. Önerilen proje, güncel sensör çalışmalarında öne çıkan sıvı kristal yumuşak malzeme platformundan faydalanılması ve literatürde var olmayan, sentetik sıvı kristal-enzim mimiği bazlı sensörlerin araştırılması ile tamamen sentetik yapılarda, stabil, ayarlanabilir ve uyarlanabilir bir sensör platformunun geliştirilmesi amacıyla kurgulanmıştır.
Sıvı kristaller, kristaller gibi düzenli yönelimdeki moleküllerden oluşan fakat akışkan özellik gösteren fazlardır. Sıvı kristal yapılar, özellikle su ile arayüzeye sahip sıvı kristaller sensör uygulamalarında hızla ilerlemektedir. Sıvı kristallerin arayüzey etkileşimleri sonucu meydana gelen yönelim değişimleri optik özellikleri sayesinde kolayca okunup tanımlanabilirken, elastik özellikleri sayesinde ise duyarlılığı dinamik olarak ayarlanabilmektedir. Günümüze kadarki çalışmalarda sıvı kristallerin yönelim değişimine sebep olan sürfaktanlara, lipitlere, proteinlere, virüs ve bakteri gibi yapılara yönelik sensör çalışmaları yapılmıştır. Bunun yanında yüzeye tutunmuş lipitlerin ortam içerisinde bulunan enzimler ile parçalanması ile enzimatik aktivitelerin sıvı kristal arayüzeylerdeki yönelim değişiminin takibi ile yapılabileceği gösterilmiştir. Ancak, yapılan çalışmalarda doğal enzimler kullanılmış, sıvı kristal-su arayüzeylerinin (yağ-su arayüzeyi) yüksek enerjisi sebebiyle enzim immobilizasyonu ve aktivasyonu mümkün olamamıştır. Oysa ki, gerek hedef molekül tanısında doğrudan, tek bir işlem ile kullanılıp okunabilecek kitlerin hazırlanması, gerek de su arayüzlerinde sıvı kristal yönelim değişimine sebep olmayan analitlere yönelik sensörlerin de (bilhassa proteinler, küçük moleküler ölçekteki kirleticiler vb. maddelere yönelik) geliştirilebilmesi için enzimatik aktiviteye sahip, yumuşak, sıvı kristal arayüzeylerinin geliştirilmesi uygulamalarda yeni bir atılıma sebep olacaktır. Proje kapsamında yapılacak çalışmalarda günümüze kadarki süreçte incelenmemiş, enzim mimikleri ile donatılmış sıvı kristal-su arayüzeylerindeki enzim mimiği-substrat etkileşimlerinin sıvı kristal ortam tepkisel ve optik özelliklerinden faydalanarak, sıvı kristal yönelim değişimine sebep olmayan maddelerin de takibine yönelik malzemeler, yöntemler ve sistemler geliştirilecektir.
Proje kapsamında yüksek stabiliteleri, yüksek aktiviteleri ve uzun süre kullanıma uygunluğu gösterilmiş fullerenol bazlı enzim mimiği yapıları farklı kimyasal formulasyonlarda (monad ve diad formlarda) sentezlenecektir. Sentezlenen enzim mimiklerinin sıvı kristal-su arayüzeylerindeki etkileşimleri, arayüzeylerdeki enzim-substrat etkileşimleri, bu etkileşimlere sıvı kristal ortamın verdiği tepkilerin karakterizasyonu ve iyileştirme çalışmaları yapılacaktır. Enzim mimiklerinin arayüzeylerdeki takibi için floresan etiketlenmesi, aktivasyonlarının ve arayüzey etkileşimlerinin iyileştirilmesi hedefleriyle de hidrokarbon ve polietilenglikol ile fonksiyonellik kazandırılması da proje kapsamında literatüre sunulacak yeniliklerdir. Sıvı kristal sensörler film ve damlacık formlarda kullanılarak birbirini tamamlayan açısal yönelim analizleri ve konfigürasyon dağılımları yapılacak, sıvı kristal-su arayüzeylerinde enzim etkileşimleri ve aktivasyonları karakterize edilerek sıvı kristal tepki mekanizmalarına yönelik bilgi edinilecektir. Bu proje kapsamında geliştirilecek sentetik yöntemler, yapılacak karakterizasyon çalışmaları ve ölçümler ile elde edilecek bilgi ve birikim hedef moleküllere yönelik stabil, ayarlanabilir ve uyarlanabilir yapılarda sensörlerin geliştirilmesine yönelik kritik temel ve uygulama altyapısını kazandıracak olup bu alanlarda araştırmacı geliştirilmesine olanak sağlayacaktır.