The Effect of the Incubation Time of the Antibody on the Sensor Surface on the Measurement Quality in Electrochemical Sensors

Abstract

Biosensor technology has been studied in recent years in the detection of pathogens, which is one of the frequently encountered problems in agricultural and food technology. In this study, it is aimed to develop the antibody-based assay that we developed in our previous studies. Adhesion time of the primary antibody to the sensor surface is as important as the antigen-antibody match in the detection of the antigen (pathogen). In this study, the antibody was contacted with the sensor surface for different times and the electrochemical sensor levels obtained after the interaction of the antigen at the same concentration with the antibody at the end of these incubation periods were examined. It was observed that 15- minute and half-hour incubation times provided ideal results, 1.5 hour incubation caused a decrease in the signal level and the antibody lost its effect in 2 hours of incubation. In real-time reactions, the ideal time was deternined as 4 minutes, but the maximum signal obtained in the range of 15 minutes to 1 hour could not be observed. It is thought that this study will form an experimental basis for the applications of the antibody in sensor surface modification.

Keywords

• Biosensor
• İncubation time
• Pathogen

Elektrokimyasal Sensörlerde, Antikorun Sensör Yüzeydeki İnkübasyon Süresinin, Ölçüm Kalitesine Etkisi

Abstract

Tarım ve gıda teknolojisinde sıklıkla karşılaşılan problemlerden biri olan patojenlerin tespitinde biyosensör teknolojisi son yıllarda üzerinde çalışılan bir konudur. Bu çalışmada, daha önceki çalışmalarımız da geliştirdiğimiz antikor temelli assayin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Antijenin (patojenin) tespitinde antijen-antikor eşleşmesi kadar birincil antikorun sensör yüzeye tutunma süreside önem taşımaktadır. Bu çalışma da antikor, farklı sürelerde, sensör yüzeye temas ettirilmiş ve aynı konsantrasyondaki antijenin, bu inkübasyon süreleri sonunda antikor ile olan etkileşimi sonrası elde edilen elektrokimyasal sensör seviyeleri incelenmiştir. 15 dakikalık ve yarım saatlik inkübasyon sürelerinin ideal sonuçlar alınmasını sağladığı, 1.5 saatlik inkübasyonun sinyal seviyesinde düşmeye sebep olduğu ve 2 saatlik inkübasyonda antikorun etkisini yitirdiği gözlenmiştir. Gerçek zamanlı gerçekleştirilen reaksiyonlarda ideal süre 4 dakika olarak belirlenmiş ancak bu süre de 15 dakika- 1 saat aralığında elde edilen maksimum sinyal gözlenememiştir. Bu çalışmanın antikorun sensör yüzey modifikasyonunda ki uygulamaları için deneysel bir temel oluşturacağı düşünülmektedir.

Keywords

• biyosensör
• inkübasyon süresi
• patojen tespiti

References

1. Altintas, Z., Akgun, M., Kokturk, G., & Uludag, Y. (2018). A fully automated microfluidic-based electrochemical sensor for real-time bacteria detection. Biosensors and Bioelectronics, 100, 541-548. doi: 10.1016/j.bios.2017.09.046.
2. Bagde, V.L., & Borkar, D.B. (2013). Biosensor: Use in agriculture. International Journal of Scientific Research, 2(10), 2277-8179. doi: 10.36106/ijsr.
3. Bange, A., Halsall, H. B., & Heineman, W. R., (2005). Microfluidic immunosensor system. Biosensors and Bioelectronics, 20(12), 2488-503. doi: 10.1016/j.bios.2004.10.016.
4. Boz, B., Paylan, İ. C., Kızmaz, M. Z., & Erkan, S. (2017). Biyosensörler ve tarım alanında kullanımı. Tarım Makinaları Bilimi Dergisi, 13(3), 141-148.
5. Gauci, V., Wright, E., & Coorssen, J., (2011). Quantitative proteomics: Assessing the spectrum of in-gel protein detection methods. Journal of Chemical Biology, 4 (1), 3-29. doi: 10.1007/s12154-010-0043-5.
6. Henares, T. G., Mizutani, F., & Hisamoto, H., (2008). Current development in microfluidic immunosensing chip. Analitica Chimica Acta, 611(1), 17-30. doi: 10.1016/j.aca.2008.01.064.
7. Kim, D., & Hen, A.E. (2013). Protein immobilization techniques for microfluidic assay. Microfluidics, 7, 041501. doi.org/10.1063/1.4816934.
8. Khater, M., Escosura-Muniz, A., & Merkoçi A. (2017). Biosensors for Plant Pathogen Detection. Science Direct Biosensors and Bioelectronics, 93, 72-86. doi: 10.1016/j.bios.2016.09.091.

9. Liu, P., Li, X., Greenspoon, S. A., Scherer, J. R., & Mathies, R. A. (2011). Integrated DNA purification, PCR, sample cleanup, and capillary electrophoresis microchip for forensic human identification. Lab on a Chip, 11, 1041-1048. doi.org/10.1039/C0LC00533A.
10. Ng, A. H., Uddayasankar, U., & Wheeler, A.R., (2010). Immunoassays in microfluidis systems. Analitical and Bioanalitical Chemistry, 397, 991-1007. doi: 10.1007/s00216-010-3678-8.
11. Peterson, D. S., Rohr, T., Svec, F., & Frechet, J. M. J. (2002a). Enzymatic microreactor-on-a-chip: Protein mapping using trypsin immobilized on porous polymer monoliths molded in channels of microfluidic devices. Analytical Chemistry, 74, 4081-4088. doi.org/10.1021/ac020180q.
12. Rusmini, F., Zhong, Z., & Feijen, J. (2007). Protein immobilization strategies for protein biochips. Biomacromolecules, 8(6), 1775-89. doi: 10.1021/bm061197b.
13. Savas, S., Ersoy, A., Gulmez, Y., Kılıc, S., Levent, B., & Altıntas, Z. (2018). Nanoparticle Enhanced Antibody and DNA Biosensors for Sensitive Detection of Salmonella, Materials., 11, 154. doi.org/10.3390/ma11091541.
14. Savas, S., Altıntas, Z. (2019). Graphene Quantum Dots as Nanozymes for Electrochemical Sensing of Y. enterocolitica in milk and Human Serum, Materials., 12, 2189. doi.org/10.3390/ma12132189.
15. Savas, S. (2020). Yersinia enterocolitica’nın Tespiti için Altın-nanoparçacık ile Güçlendirilmiş Biyosensör Uygulamalarının Geliştirilmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Edebiyat Fakültesi Fen Dergisi, 15(1), 158-166. doi.org/10.29233/sdufeffd.712282.
16. Tüylek, Z. (2017). Biyosensörler ve nanoteknolojik etkileşim. BEÜ Fen Bilimleri Dergisi, 6(2), 71-80. doi.org/10.17798/bitlisfen.299340.
17. Yuan, Y.J., Xu, Z., & Chen, Y. (2019). Investigation of dopamine immobilized on gold by surface plasmon resonance. AIP Advances. 9, 035028. doi.org/10.1063/1.5081869.