Bilişim ve Bilgi Güvenliği İleri Teknolojiler Araştırma Merkezi İçme sularında hızlı, basit ve hassas Arsenik ve Bisfenol-A Tayini için yeni bir el cihazı 6 Mayıs 2015 Yıldız Uludağ 1, Güzin Köktürk 1, Elif Esen 1, Hasan Basri Çelebi 1, Yunus Karamavuş 1, Mehmet Yağmur Gök 1, Serkan Barut 1, Veysi Cansu 1, Canan Kurtuluş 1, Canan Doğan 2 1 - BİLGEM UEKAE 2 MAM Gıda Enstitüsü
BİLGEM 12.05.2015 2
Bilişim ve Bilgi Güvenliği İleri Teknolojiler Araştırma Merkezi 40 yılı aşkın bilgi birikimi ve tecrübemizle, bilişim, bilgi güvenliği ve ileri elektronik alanlarında gerçekleştirdiğimiz çalışmalarla ülkemizin teknolojik ihtiyaçlarına yenilikçi ve milli çözümler üretmekteyiz. Toplam 84 300 m 2 ile Türkiye nin en geniş AR-GE alanı Piyasada 30 000 cihaz BİLGEM UEKAE Hesaplamalı Biyoloji ve Güvenlik Uygulamaları Birimi İGBAM Biyoelektronik 3
Multidisipliner Ekip Elektronik Müh. Kimya Müh. Matematik Biyomedikal Müh. BIYOENFORMATIK + BIYOELEKTRONIK Yazılım Müh. Moleküler Biyolog Biyoenformatik Tasarım Müh. Makina Müh. 12.05.2015 4
BİLGEM Tanı Sistemleri KimSens 12.05.2015 5
Çalışma Alanları SAĞLIK BİYOGÜVENLİK Gıda Güvenliği TARIM
Gıda Güvenliği için Yerli Çözüm BİLGEM Gıda Güvenliği Çözüm Önerileri Bisphenol A ve ağır metal tespiti : KimSens cihazı İçme sularında mikotoksin / patojen tespiti: MiSens ve BiSens cihazları 12.05.2015 7
KimSens B A 12.05.2015 8
Bisphenol A Tespiti Döngüsel Voltametri ile çip kalite kontrol Amperometrik Ölçüm: 60 s; 0.5 V 12.05.2015 9
Current ua I (ua) KimSens ile Bisphenol A Tespiti 0,12 0,1 0,08 0,06 0,04 0,02 0 y = 0,01ln(x) + 0,00 R² = 0,95 1 10 100 1000 Log Bisphenol A (ng/ml) 0,04 0,03 0,02 0,01 0 natural spring water 10 ng/ml arsenik mineral water tap water PBS Avrupa Sağlık Kurulu içme suyu maksimum limit: 500 ng/ml KimSens cihazı tanı limiti: 10 ng/ml 12.05.2015 10
Arsenik Tespiti Döngüsel Voltametri ile çip kalite kontrol Döngüsel Voltametrik Arsenik Ölçümü 12.05.2015 11
I (ua) I (ua) KimSens ile Arsenik Tespiti 30 20 10 y = 3,87ln(x) + 2,87 R² = 0,91 40 30 20 10 y = 5,33ln(x) - 0,46 R² = 0,99 0 0 100 200 300 Arsenic ppb 0 1 10 100 1000 Log Arsenic ppb Dünya Sağlık Örgütü içme suyu maksimum limit: 10 µg/l KimSens cihazı tanı limiti: 0.5 µg/l 12.05.2015 12
Entegre Cihaz - Milli
Gıda Güvenliği için Yerli Çözüm Substrat Enzim ve tanıyıcı molekül bağlı altın nanoparçacık Ürün Patojen/Toksin Tanıyıcı molekül -Hızlı ve doğru ölçüm Altın Elektrot -Araç içi veya taşınabilir cihaz -Kablosuz veri aktarımı ile acil durum uyarısı verme - Tasarım & üretim: BİLGEM I ( n A ) 10 0-10 -20-30 -40-50 -60 Zaman (s) I (na) -150-50 50 150 250 350 Tim e (s) Sensör sinyali (na) 12.05.2015 14
BİLGEM Tanı Sistemleri 13 x 31 x 10 cm 15 x 25 x 20 cm Nanoteknoloji Çip üstü laboratuvar teknolojileri Hızlı (immuno test ~ 15-20 dk; DNA testi ~40 dakika) Yerinde patojen / toksin tanısı Denetim merkezlerine bilgi ve uyarı akışı Tamamen otomatik 15
MiSens Her şey dahil kit - Çok kullanımlı çip Biyoçip - Biyo/Kimyasallar (kit) Mikroakışkan düzenek cihaza entegre LCD dokunmatik ekran Biyoçip yerleştirme istastonu Biyoçip cm Örnek ve kimyasallar için Atık haznesi 12.05.2015 döner mekanizma 16
MiCont TM 20 0-20 -40 I ( n A ) -60-80 -100-120 -100-50 0 50 100 Tim e (s) 12.05.2015 17
BiSens Her şey dahil - Tek kullanımlık kartuş Biyoçip + Biyo/Kimyasallar + Mikroakışkan düzenek LCD dokunmatik ekran RFID tag okuma Kartuş yerleştirme istasyonu 12.05.2015 18
Örnek Uygulamalar Su güvenliği İçme sularında patojen tespiti Gıda Güvenliği Tahıl ve kuru gıdada mikotoksin tespiti
I (na) Log I (na) Patojenik Mikroorganizma Tespiti Elektriksel akım (na) TMB Ox TMB Red Enzim ve antikor kaplanmış altın nanoparçacık I ( n A ) 10 0-10 -20-30 -40-50 -60-70 -80 6 10-12 M 3 10-8 M -300-100 100 300 500 700 Time (s) 2,0 1,5 1,0 0,5 y = 0,41x + 4,95 R² = 0,98 0,0-12 -11-10 -9-8 -7-6 -5 Log Target DNA Conc. (M) İçme suyu amaçlı tatlı su havzalarına bulunabilen toksik madde salgılayan bir mikroorganizma: Planktothrix agardhii DNA sı tespiti Tanı limiti picomolar seviyede BİLGEM prototip test süresi: 15 dak 30 25 20 15 10 5 0 P. Agardhii Non-toxic bacteria K. Lagoon sample PCR blank Z. Ölcer, Y. Uludag, et al., Microfluidics and nanoparticles based amperometric biosensor for the detection of toxic oligopeptide (cyanopeptolin) producing cyanobacteria, Biosensors&Bioelectronics, 2015. Y. Uludag, Critical stages of a biodetection platform development from sensor chip fabrication to surface chemistry and assay development, Sensing Technologies for Global Health, Military Medicine, and Environmental Monitoring IV Proceedings, 2014. 12.05.2015 20
I (na) Patojenik Mikroorganizma Tespiti E. coli 70 60 50 40 y = 0,00x + 10,47 R² = 0,99 30 20 10 0 0,E+00 5,E+06 1,E+07 2,E+07 2,E+07 E coli 0157 cell / ml E. Coli 0157: Immunoassay ile tespit BİLGEM prototip test süresi: 15-20 dak Z. Ölcer, Y. Uludag, et al., Microfluidics and nanoparticles based amperometric biosensor for the detection of toxic oligopeptide (cyanopeptolin) producing cyanobacteria, Biosensors&Bioelectronics, 2015. Y. Uludag, Critical stages of a biodetection platform development from sensor chip fabrication to surface chemistry and assay development, Sensing Technologies for Global Health, Military Medicine, and Environmental Monitoring IV Proceedings, 2014. 12.05.2015 21
ELISA Log(B/B0*100) I (na) ELISA (OD) Toksin Tespiti I ( n A ) 20 0-20 -40-60 -80-100 -120 250 ng/ml 3.25 ng/ml -100-50 0 50 100 150 200 250 300 350 Time (s) 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 y = 0,89x + 0,24 R² = 0,99 0,5 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 BİLGEM Sensör Log(B/B0*100) 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2,5 R² = 1.00 R² = 0.95 2 1,5 1 REP ELISA 0,5 0 1 10 100 1000 Log DON (ng/ml) Aflatoksin Vomitoksin Vomitoksin ve Aflatoksin BİLGEM prototip test süresi: 15 dak ELISA Test süresi: 30 dak Z. Olcer, E. Esen, T. Muhammad, A. Ersoy, S. Budak, Y. Uludag, Fast and sensitive detection of mycotoxins in 12.05.2015 wheat using novel electrode arrays and Real-time Electrochemical Profiling, Biosensors and Bioelectronics, Vol 22 62, 163-169, 2014.
BİLGEM Tanı Sistemleri 13 x 31 x 10 cm 15 x 25 x 20 cm Milli tasarım ve üretim Hızlı (immuno test ~ 15-20 dk; DNA testi ~40 dakika) Bisphenol A, arsenic tespiti : 60 s Yerinde patojen / toksin tanısı Denetim merkezlerine bilgi ve uyarı akışı Tamamen otomatik 23
TEŞEKKÜRLER.. yildiz.uludag@tubitak.gov.tr 12.05.2015 24