Erciyes University - Info Package

Dersin Adı	Dersin Seviyesi	Dersin Kodu	Dersin Tipi	Dersin Dönemi	Yerel Kredi	AKTS Kredisi	Ders Bilgileri
BİYO-ALGILAMA	İkinci Düzey	BMM 531	Seçmeli	1	7.50	7.50	Yazdır

Dersin Tanımı

Ön Koşul Dersleri	Yok
Eğitimin Dili	Türkçe
Koordinatör	DOÇ. DR. MEHMET ÇAĞRI SOYLU
Dersi Veren Öğretim Eleman(lar)ı	DOÇ. DR. MEHMET ÇAĞRI SOYLU
Yardımcı Öğretim Eleman(lar)ı	Yok
Dersin Veriliş Şekli	Yüz yüze
Dersin Amacı	Bu dersin temel amacı; öğrencilere biyolojik işaretlerin algılanması, dönüştürülmesi ve analiz edilmesi süreçlerinde kullanılan modern biyo-algılama (biosensing) sistemlerinin çalışma prensiplerini kapsamlı bir şekilde öğretmektir. Dersin spesifik hedefleri şunlardır: Temel Mekanizmalar: Biyolojik tanıma elemanları (enzimler, antikorlar, nükleik asitler, hücreler) ile fiziksel/kimyasal dönüştürücüler (optik, elektrokimyasal, piezoelektrik, termal) arasındaki etkileşimi moleküler düzeyde kavramak. Tasarım ve Analiz: Belirli bir klinik veya çevresel analit için uygun biyo-algılama stratejisini belirlemek, sistemin hassasiyet, seçicilik, kararlılık ve yanıt süresi gibi performans kriterlerini analiz etmek. İleri Teknolojiler: Mikro ve nano-üretim tekniklerinin biyo-sensörlere entegrasyonu (Lab-on-a-chip, MEMS/NEMS) ve giyilebilir sağlık teknolojilerindeki güncel uygulamaları incelemek. Disiplinlerarası Bakış Açısı: Malzeme bilimi, biyokimya ve elektronik mühendisliği prensiplerini birleştirerek biyomedikal sorunlara yenilikçi çözümler üretme yetisini kazandırmak.
Dersin Tanımı	BMM 531 Biyo-Algılama, biyolojik analitlerin (proteinler, nükleik asitler, patojenler, metabolitler vb.) tespiti için kullanılan biyosensörlerin çalışma mekanizmalarını, tasarım parametrelerini ve uygulama alanlarını inceleyen disiplinlerarası bir derstir. Ders kapsamında şu temel konular ele alınmaktadır: Biyosensör Mimarisi: Biyolojik tanıma elemanlarının (enzim, antikor, aptamer, DNA/RNA) özellikleri ve bu elemanların katı yüzeylere immobilizasyon (sabitleme) teknikleri. Sinyal Dönüştürme Prensipleri: Elektrokimyasal (potansiyometrik, amperometrik), optik (yüzey plazmon rezonansı, floresan), kütleye dayalı (piezoelektrik) ve termal algılama yöntemlerinin fiziksel temelleri. Performans Karakterizasyonu: Hassasiyet (sensitivity), seçicilik (selectivity), tespit sınırı (LOD), dinamik aralık ve tekrarlanabilirlik gibi mühendislik kriterlerinin analizi. Modern Yaklaşımlar: Nanomalzemelerin (nanotüpler, kuantum noktaları, grafen) duyarlılığı artırmadaki rolü, mikroakışkan sistemler (Lab-on-a-chip) ve giyilebilir/implante edilebilir biyosensör teknolojileri. Bu ders, öğrencilere karmaşık biyolojik ortamlarda (kan, idrar, tükürük vb.) spesifik ölçümler yapabilen güvenilir ölçüm sistemleri tasarlamak için gereken teorik ve pratik donanımı kazandırmayı amaçlar.

Dersin İçeriği

1	Biyo-Algılamaya Giriş: Biyosensör tanımı, tarihçesi, temel bileşenler (reseptör ve transduser) ve pazar dinamikleri.
2	Biyo-tanıma Elemanları: Enzimler, antikorlar (immünosensörler), nükleik asitler (DNA, PNA), aptamerler ve hücre tabanlı sistemler.
3	Yüzey Kimyası ve Immobilizasyon: Biyolojik elemanların yüzeye sabitlenmesi (fiziksel adsorpsiyon, kovalent bağlama, avidin-biotin etkileşimi, hidrojel matrisler).
4	Elektrokimyasal Biyosensörler - I: Potansiyometrik ve amperometrik sensörler; Clark elektrotu ve glikoz sensörleri örneği.
5	Elektrokimyasal Biyosensörler - II: Empedimetrik (EIS) ve voltametrik algılama teknikleri; sinyal yükseltme stratejileri.
6	Optik Biyosensörler: Yüzey Plazmon Rezonansı (SPR), floresan tabanlı algılama, fiber optik ve lüminesans teknikleri.
7	Kütle ve Termal Algılama: Kuvars Kristal Mikro-terazi (QCM), yüzey akustik dalga (SAW) sensörleri ve kalorimetrik biyosensörler.
8	Ara Sınav / Proje Önerisi Sunumu: Dönem içi değerlendirme.
9	Nanomalzemeler ve Biyo-algılama: Karbon nanotüpler, grafen, altın nanopartiküller ve kuantum noktalarının (QD) duyarlılığa etkisi.
10	Mikroakışkan Sistemler ve Lab-on-a-chip: Mikro-kanallar içinde örnek hazırlama, ayırma ve "point-of-care" (POC) tanı sistemleri.
11	Giyilebilir ve İnvaziv Olmayan Sensörler: Akıllı saatler, dövme tipi sensörler ve mikro-iğne (microneedle) tabanlı interstisyel sıvı analizi.
12	Yapay Zeka ve Veri Analizi: Biyosensör verilerinin işlenmesinde makine öğrenmesi algoritmaları ve gürültü azaltma teknikleri.
13	Biyosensörlerde Kararlılık ve Etik: Biyo-uyumluluk, "bio-fouling" sorunu, uzun süreli kararlılık ve genetik veri güvenliği/etik konular.
14	Gelecek Trendleri ve Final Sunumları: Organ-on-a-chip, sentetik biyoloji uygulamaları ve öğrenci projelerinin nihai sunumu.
15
16
17
18
19
20

Dersin Öğrenme Çıktıları

1	Sistem Kavrayışı: Biyosensörlerin temel bileşenlerini (alıcı, dönüştürücü, sinyal işleyici) tanımlar ve bu bileşenler arasındaki sinyal akış mekanizmalarını açıklar.
2	Moleküler Tanıma: Enzim, antikor, aptamer ve PNA/DNA probu gibi biyolojik tanıma elemanlarının spesifik özelliklerini ve farklı analitler için seçim kriterlerini belirler.
3	Dönüştürme Teknolojileri: Elektrokimyasal (amperometrik, empedimetrik), optik ve kütle tabanlı dönüştürücülerin fiziksel ve kimyasal çalışma prensiplerini karşılaştırmalı olarak analiz eder.
4	Arayüz Tasarımı: Biyolojik moleküllerin transduser yüzeyine immobilizasyonu için kullanılan yüzey modifikasyon tekniklerini (SAM, kovalent bağlama vb.) ve kararlılık üzerindeki etkilerini değerlendirir.
5	Performans Analizi: Bir biyo-algılama sisteminin hassasiyet, seçicilik, LOD (tespit sınırı) ve dinamik aralık gibi temel performans kriterlerini deneysel verilere dayanarak hesaplar ve yorumlar.
6	Nanoteknolojik Entegrasyon: Nanomalzemelerin (grafen, altın nanopartiküller, kuantum noktaları) biyo-sensörlerin duyarlılığını ve sinyal yükseltme kapasitesini nasıl artırdığını açıklar.
7	Sistem Miniatürizasyonu: Mikroakışkan sistemlerin ve Lab-on-a-chip teknolojilerinin, karmaşık biyolojik örneklerin (kan, tükürük) yerinde analizi (POC) için sunduğu avantajları tartışır.
8	İleri Uygulama Alanları: Giyilebilir sensörler ve mikro-iğne (microneedle) tabanlı algılama sistemlerinin biyomedikal izleme ve teşhis süreçlerindeki rolünü sentezler.
9	Veri İşleme: Algılama sisteminden elde edilen ham verilerin analizi ve gürültüden arındırılması için gereken temel sinyal işleme yöntemlerini kullanır.
10	Etik ve Regülasyon: Biyosensörlerin klinik validasyon süreçlerini, biyo-etik kurallarını ve ticarileşme aşamasındaki regülatif engelleri açıklar.

*Dersin Program Yeterliliklerine Katkı Seviyesi

1	Biyomedikal Mühendisliğinde bir uzmanlık alanında derinlemesine bilgi edinmek, literatüre vakıf olmak.
2	Uzmanlık alanında problem tanımlama formüle etme, araştırma yapma, modelleme, analiz yapma yeteneklerini kazanmak.
3	Araştırma sonuçlarını analiz ederek sonuçlar çıkarma ve bunları yazılı sözlü sunma becerisi kazanma.
4	Mühendislik bilgilerini yaşam bilimleri alanında etkin kullanma yeteneği kazanmak.
5	Disiplinler arası çalışmalarda takım çalışması yapabilmek.
6	Araştırma sonuçlarını çok kullanılan bir yabancı dilde yazılı ve sözlü sunabilmek.
7	Yaşam boyu öğrenme, yeni bilgilere erişebilme, yeni alanlara yönelebilme becerisini kazanmak.
8	Mesleki ve etik sorumluluk bilinci kazanmak.
9	Mühendislik uygulamalarının evrensel ve toplumsal boyutlarda sağlık, çevre ve güvenlik üzerindeki etkileri ile çağın sorunları hakkında bilgi; mühendislik çözümlerinin hukuksal sonuçları konusunda farkındalık.
10	Hastanerlerde teknoloji kullanımında kalite ve güveni artırmak için klinik mühendisliği alanında eğitim ve danışma hizmeti sağlayabilme.
11	Hastane, sağlık örgütleri ve tıbbi teknoloji üretici/satıcılarına danışmanlık ve teknik destek hizmeti sağlayabilme.
12	Yeni biyomalzemeler üzerine bilgi ve beceri kazanma.
13	Mesleğinin yeni ve gelişmekte olan uygulamaları hakkında bilgi sahibi olur ve gerektiğinde bunları kullanma becerisi kazanma.
14	Araştırıcı, üretici ve girişimci kapasiteye sahip olabilme.
15	Çağdaş, yenilikçi, katılımcı olabilme, kendini iyi ifade edebilme, kalite ve kalite yönetimi konularında bilinç sahibi olabilme.
16	Ulusal gereksinimlere öncelik verebilme ve bu konulardaki gelişmeleri yakından izleyebilme.
17	Biyomedikal alanındaki bilimsel çalışma sonuçlarını ulusal ve evrensel çevrelere aktarabilme ve öncülük edebilme.
18	Sınırlı verileri kullanarak bilimsel yöntemlerle aynı veya farklı disiplinlere ait bilgileri bütünleştirebilme becerisine sahip olur.
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
Yıldızların sayısı 1’den (en az) 5’e (en fazla) kadar katkı seviyesini ifade eder

Planlanan Öğretim Faaliyetleri, Öğretme Metodları ve AKTS İş Yükü

	Sayısı	Süresi (saat)	Sayı*Süre (saat)
Yüz yüze eğitim	14	3	42
Sınıf dışı ders çalışma süresi (ön çalışma, pekiştirme)	14	5	70
Ödevler	2	14	28
Sunum / Seminer hazırlama	1	1	1
Kısa sınavlar	0	0	0
Ara sınavlara hazırlık	0	0	0
Ara sınavlar	1	14	14
Proje (Yarıyıl ödevi)	1	14	14
Laboratuvar	0	0	0
Arazi çalışması	0	0	0
Yarıyıl sonu sınavına hazırlık	0	0	0
Yarıyıl sonu sınavı	1	14	14
Araştırma	0	0	0
Toplam iş yükü			183
AKTS			7.50

Değerlendirme yöntemleri ve kriterler

Yarıyıl içi değerlendirme	Sayısı	Katkı Yüzdesi
Ara sınav	1	20
Kısa sınav	0	0
Ödev	1	20
Yarıyıl içi toplam		40
Yarıyıl içi değerlendirmelerin başarıya katkı oranı		40
Yarıyıl sonu sınavının başarıya katkı oranı		60
Genel toplam		100

Önerilen Veya Zorunlu Okuma Materyalleri

Ders kitabı	Biosensors: Fundamentals and Applications – Anthony P.F. Turner, Isao Karube, and George S. Wilson. Chemical Sensors and Biosensors – Brian R. Eggins. Biosensors and Nanotechnology: Applications in Health Care Diagnostics – Zeynep Altıntaş (Editor).
Yardımcı Kaynaklar	Electrochemical Sensors, Biosensors and Their Biomedical Applications – Xueji Zhang, Ju Huang, and Shuoqi Li. Bionanomaterials for Biosensors, Drug Delivery, and Medical Applications – Won-Chun Oh and Suresh Sagadevan (2025/2026 baskıları). Principles of Bacterial Detection: Biosensors, Recognition Receptors and Microsystems – Mohammed Zourob.

Ders İle İlgili Dosyalar

DBP Hakkında

Ders Hakkında

Bölüm Hakkında