Sol-gel processing routes for encapsulation of double stranded DNA in solidporous silica hosts have been established. The encapsulation was carried out intwo steps: hydrolysis of a silica-forming alkoxide-based sol was followed bycondensation/gelation to a solid form upon addition of a buffer solutioncontaining DNA molecules. The effects of gelation chemistry and DNA amounton chemical and microstructural properties of resultant silica matrices and onDNA encapsulation efficiency were investigated. The analytical characterizationwas performed by UV-vis spectroscopy, 29Si nuclear magnetic resonancespectroscopy and by nitrogen adsorption studies. It was demonstrated that DNAincorporation had a pH-dependent catalytic effect on gelation kinetics andpromoted silica network completion. In addition, the scale of porosity and theaverage pore size of the resultant silica increased with gelation pH and also withDNA-buffer solution in the starting sol-gel formulation. The chemistry-derivedpore size variation controls the DNA encapsulation efficiency in the silicamatrices and the DNA holding capacity strongly depends on the scale of theporosity attained.The selective adsorption of ethidium bromide- a DNA-intercalative reagentmolecule- on DNA-silica gels confirmed that the DNA molecules remainedentrapped within the silica host in their native state without any deterioration.Besides pure silica, amine-functionalized hybrid silica hosts were also formed bysol-gel. The hybrid gels were found not to be suitable for DNA encapsulation, asthese matrices dissolve in aqueous environment due to incomplete silica networkformation. The DNA-doped silica hosts may provide promising matrices fordevelopment of biosensors, bioreactors and bioassay platforms.

Sol-jel üretim süreçleri kullanılarak çift zincirli DNA molekülü gözenekli katısilika yapılar içinde enkapsule edilmiştir. Enkapsulasyon iki aşamadagerçekleştirilmiştir; ilk olarak hidrolize edilen alkoksit-esaslı silika kaynağı dahasonra DNA içeren tampon çözeltinin eklenişi ile yoğunlaşarak jelleştirilmiştir.Jelleşme kimyasının DNA enkapsulasyon verimine ve silika mikroyapısalözelliklerine olan etkileri araştırılmıştır. DNA enkapsulasyon verimi ve silikamatris özelliklerini belirlemek üzere UV-vis spektroskopisi, nükleer manyetikrezonans spektroskopisi ve nitrojen adsorpsiyonu teknikleri kullanılmıştır. DNAeklenişinin jelleşme üzerinde hızlandırıcı etkisi olduğu ve silika ağ yapısıoluşumunu arttırdığı gözlenmiştir. Ek olarak, sol-jel formulasyonundaki DNAmiktarına bağlı olarak pH arttıkça ortalama gözenek boyutunda artış meydanagelmiştir. Jelleşme kimyasına bağlı olarak değişen gözeneklilik ve ortalamagözenek boyutunun silika matrislerinde DNA enkapsulasyon verimini belirleyenbaşlıca faktörler olduğu tespit edilmiştir.Etidiyum bromid interkalasyon testleri DNA moleküllerinin silika yapısı içindebozunmadan enkapsule edildiğini göstermiştir. Öte yandan, silika oluşumu veDNA enkapsulasyon verimi üzerinde amin katkılı hibrid modifikasyonunun etkisiaraştırılmıştır. Bu hibrit jellerde silika ağ-yapısı oluşumu katkısızlara göre dahadüşük oranda gerçekleşmiştir. Elde edilen sonuçlar hibrit yapıda üretilen silikajellerin su içerikli ortamlara dayanıklı olmaması sebebiyle DNA enkapsulasyonuiçin uygun olmadığını göstermiştir. Bahsi geçen DNA içerikli silika jelleribiyolojik sensör, reaktör ve analiz platformlarında kullanım potansiyelitaşımaktadır.