Yeni bir hidrojen peroksit sensörünün geliştirilmesi: Fotoaktif poli (vinil alkol) varlığında ın-sıtu hazırlanan agnp'lerin ve aunp'lerin SPR bantlarının kullanımı
Development of a new hydrogen peroxide sensor; usage of SPR bands of in -situ agnps and aunps in the presence of photoactive poly(vinyl alcohol)
Yazar: EZGİ NUR BALCI
Danışman: PROF. DR. MERAL AYDIN ; PROF. DR. NERGİS ARSU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya = Chemistry ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Fotokimyasal reaksiyonların temel yapıtaşı molekülleri, ışığa karşı duyarlı ve reaksiyon verebilme yeteneğine sahip olan fotobaşlatıcı moleküllerdir. Literatür çalışmaları incelendiğinde, Polivinil Alkol (PVA) ve farklı fotobaşlatıcı yapılar varlığında birçok sentez ve fotokimyasal çalışmanın mevcut olduğu görülmektedir. [1,2]. Bu çalışmada, ikinci tip tek bileşenli bir fotobaşlatıcı türevi olan Tiyokzanton Katekol-O,O'-Diasetik Asit (TX-Ct) ile PVA'nın, uygun koşullar altında esterifikasyonu ile tiyokzanton ile fonksiyonelleştirilmiş PVA polimeri elde edildi. Elde edilen PVA bazlı fotoaktif esnek polimerik filmin fotofiziksel ve fotokimyasal özellikleri incelendi.
Hidrojen Peroksit (H₂O₂), insan vücudu ve farklı birçok biyolojik sistem için oldukça önemli etkilere sahiptir. Hidrojen Peroksit'in insan vücudunda yüksek oranlarda üretilmesi, birikmesi ve depolanması toksik etkilere neden olur ve hücre
xvii
hasarlarına yol açar. Tümörlerin oluşumu, Alzeimer ve Parkinson gibi sinir sistemi
hastalıkları ve kardiyovasküler hasarlar hücre hasarı sonucu oluşan hastalıklara
örnek verilebilir. Bu nedenle H₂O₂ sensörleri klinik alanlarda dikkat çeken, önemli
sensör türevleridir [3]. Literatürde yer alan sensör türlerinden Metal nano parçacık
içeren biyosensörler, iyi düzeydeki optik, mekanik, elektronik kapasiteleri,
kimyasal ve manyetik özellikleri, kolay üretim ve kullanım özellikleri, hızlı sonuç
veren ve düşük maliyetlerle üretilebilmeleri sayesinde dikkatleri üzerine
çekmektedir. Nanoparçacık içeren biyosensörlerde, LOD - LOQ değerlerinin ve
aynı zamanda elektron transfer hızlarının arttığı da belirlenmiştir. Bu gibi
sistemlerde sıklıkla tercih edilen nanoparçacıklar arasında Ag, Au, ZnO ve FeO gibi
nanoyapılar yer almaktadır [4].
Bu çalışmada, sentezlenen PVA-TX-Ct polimerinin fotoaktif yapısının
aydınlatılması ve H₂O₂ biyosensörü olarak tayin kapasitesinin değerlendirilmesi
hedeflendi. H₂O₂'in AgNP ve AuNP yapıları ile etkileşimini değerlendirmek
amacıyla, 387 nm bandından geniş bir spektruma sahip olan PVA-TX-Ct polimeri
varlığında in-situ Ag ve Au nanoparçacıklar elde edilmiş ve H₂O₂ ile etkileşimi UVVis
Spektrofotometre ile tayin edildi. Kaydedilen SPR bandı değişimleri, PVA-TXCt-
NP sisteminin H₂O₂' e karşı hassasiyet gösterdiğini kanıtlamaktadır. SEM, EDS
ve DLS ölçümleri ile elde edilen nanoparçacıkların boyut, dağılım ve biyosensör
aktivite mekanizmaları değerlendirildi.

Abstract:
The basic building block molecules of photochemical reactions are photoinitiators, which are sensitive to light and have reaction ability. When the literature studies are examined, it is seen that there are many synthesis and photochemical studies in the presence of Polyvinyl Alcohol (PVA) and different photoinitiator structures. [1,2]. In this study, Thioxanthone functionalized PVA polymer was obtained under suitable conditions by esterification of PVA with Thioxanthone Catechol-O,O'-Diacetic Acid (TX-Ct) which is a Type II one-component photoinitiator derivative. The photophysical and photochemical properties of the obtained PVA based photoactive flexible polymeric film were investigated.
Hydrogen Peroxide (H₂O₂) has a very important position for the human body and many different biological systems. The production, accumulation and storage of Hydrogen peroxide at huge amounts can have highly toxic effects, that can cause cell damage in the human body. Among the biggest consequences of cell damage
xix
are tumours, nervous system diseases such as Alzeimer and Parkinson, and
cardiovascular damage. Therefore, H₂O₂ sensors are important sensor derivatives
that attract attention in clinical areas [3]. Biosensors which contain metal
nanoparticles, one of the sensor types in the literature, attract attention owing to
their good optical, mechanical, electronic capacities, chemical and magnetic
characteristics, easy production and usage features, fast results and low costs. This
type of sensors have been determined that LOD and LOQ values as well as electron
transfer rates getting increase. Nanostructures such as Ag, Au, ZnO and FeO are
among the frequently preferred nanoparticles in such systems. [4].
The aim of this study was to determine the effectiveness of the synthesized PVATX-
Ct photoactive structure as a biosensor in the detection of H₂O₂. Considering
the interaction of H₂O₂ and nano structures such as AgNP and AuNP; in situ AgNP
and AuNP formation with PVA-TX-Ct, which has a high absorption spectrum in
the 387 nm band, was detected by UV-Vis Spectrophotometry. It was determined
that the PVA-TX-Ct-NP system was sensitive to H₂O₂ according to the SPR band
changes of AgNp and AuNp with the addition of H₂O₂. SEM, EDS and DLS
techniques were used to elucidate nanoparticle sizes, distributions and the
mechanism of biosensor activities.