The interaction between nanoscience and biomedicine is one of the important developing areas of modern science. The usage of functional nanoparticles with biological molecules provides sensitive and selective detection, labeling and sensing of biomolecules. Until today, several novel types of tagging materials have been used in bioassays, such as plasmon-resonant particles, quantum dots (QDs), and metal nanoshells. However, nowadays, Surface enhanced raman scattering (SERS) tags have been attracting considerable attention as a tagging system. SERS-tags provide high signal enhancement, and they enable multiplex detection of biomolecules due to high specificity.This thesis is focused on the designing proper SERS nanotags for DNA studies. SERS nano-tags are nanostructures consisting of core nanoparticle generally silver, Raman reporter molecule for labeling, and shell to make surface modifications and to prevent deterioration arising from environmental impact. Based on this information, silver core synthesized by thermal decomposition and chemical reduction methods. Thermal decomposition method provides synthesis of silver nanoparticles in hydrophobic medium, resulting in proper silica coating by reverse microemulsion method. On the other hand, silver nanoparticles sythesized by chemical reduction method exhibit hydrophilic property. Due to capping reagents, negatively charged silver nanoparticles could easily attach with positively charged Raman dye which is brilliant cresyl blue (BCB). After addition of Raman active molecule, silica coating process was done by using modified Stöber method. The resulting particles were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), Energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) ,UV-vis Spectrometry (UV-vis) and Surface-Enhanced Raman Spectroscopy (SERS).In recent years, DNA detection has gained importance for cancer and disease diagnosis and the detection of harmful microorganisms in food and drink. In this study, gene sequences were detected via SERS. For this, probe sequences were labelled with Raman reporter molecule, BCB,and SERS nano-tags and were called as SERGen probes. Then, after hybridization of DNA targets to complementary probe sequences onto gold substrate, SERS peak was followed.

Nanobilim ve biyomedikal arasındaki etkileşim modern bilimin gelişmekte olan en önemli alanlarından birini oluşturmaktadır. Fonksiyonel nanoparçacıklarının biyolojik moleküllerle kullanılması, hassas ve seçici bir tayinle beraber, biyomoleküllerin etiketlenerek analiz edilmesini sağlar. Bu zamana kadar, örnek olarak plazmon rezonans parçacıkları, kuantum noktacıkları ve metal nano-kabuklar olmak üzere, pek çok etiketleme malzemeleri, biyoanalizlerde kullanılmıştır. Ancak, son zamanlarda, Yüzeyce Güçlendirilmiş Raman Spektroskopisi (YGRS) nano-etiketleri, etiketleme sistemleri olarak dikkat çekmektedir. YGRS-etiketleri sinyal şiddetini arttırmasının yanı sıra, özgül olması sayesinde biyolojik moleküllerin çoklu analizini mümkün kılar.Bu tez, DNA çalışmaları için uygun YGRS nano etiketlerinin hazırlanması üzerine odaklanmıştır. YGRS nano etiketleri, genellikle gümüş olmak üzere çekirdek nanoparçacıkları, etiketleme için Raman aktif molekül ve yüzey modifikasyonlarının yapılabildiği ve çevresel etkenleri önleyen kabuktan oluşur. Bu bilgiler ışığında, gümüş çekirdek nanoparçacığı yüksek sıcaklıkla parçalanma ve kimyasal indirgeme metotları ile sentezlenmiştir. Yüksek sıcaklıkla parçalanma yöntemi gümüş nanoparçacıklarının hidrofobik bir ortamda sentezlenmesini mümkün kılar, dolayısıyla silika kabuk ile kaplanması ters mikroemülsiyon yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Öte yandan, kimyasal indirgeme yöntemi ile sentezlenen gümüş nanoparçacıkları hidrofilik özellik gösterirler. Tutucu reaktantlar nedeniyle yüzeyi negatif yük ile yüklenmiş olan gümüş nanoparçacıkları, kolay bir şekilde pozitif yüklü Raman boya olan brilliant cresyl blue (BCB) ile tutturulabilir. Raman aktif boyanın eklenmesinden sonra, silika kaplama prosesi geliştirilmiş Stöber yöntemi ile yapılmıştır. Sentezlenen parçacıklarının karakterizasyonu Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM), Enerji Dağılım X-ray Spektroskopisi (EDX), UV-vis Spektrometri (UV-vis) ve Yüzeyde Güçlendirilmiş Raman Spektroskopisi (YGRS).Son zamanlarda, DNA tayini kanser ve hastalık tanısında ve aynı zamanda besin ve içeceklerdeki zararlı mikroorganizma analizlerinin yapılması hususunda önem taşır. Bu çalışmada, insan proteazom gen dizilimleri YGRS yardımıyla tayin edilmiştir. Bunun için, prob dizilimler Raman tanıyıcı molekül olan BCB ve SERS nano-problarla etiketlenip, SERGen prob adını almıştır. Daha sonra, altın tabaka üzerinde DNA hedeflerinin eşlenik prob dizilimleri ile hibridizayonu yapılıp, YGRS sinyali takip edilmiştir.Anahtar Kelimeler: Yüzeyde Güçlendirilmiş Raman Spektroskopisi, YGRS nano etiketleme, YGRS gen prob, çoklu analiz, DNA, hibridizasyon.