Serotoninin elektrokimyasal tayinine yönelik tek kullanımlık sensör geliştirilmesi
Development of a di̇sposable sensor for the electrochemical determi̇nation of serotonin
Yazar: TUĞBA ATICI
Danışman: DOÇ. DR. MELİKE BİLGİ KAMAÇ
Çankırı Karatekin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Tez çalışması kapsamında elektrokimyasal 5-HT sensörü geliştirmek için ilk olarak farklı materyaller ile yüzey baskılı karbon elektrotlar (SPCE) üzerine 5 farklı modifikasyon işlemi yapılmıştır. 5-HT'nin elektrokimyasal tayinine en uygun formülasyon ve materyallerin çinko oksit nanorod (ZnONR), polimetilen mavisi (PMB) ve altın nanoparçacıklar (AuNP) olduğu belirlenmiştir. 5-HT sensörünün hazırlanması için, ilk olarak SPCE'lerin yüzeyine amperometrik yöntemle çinko oksit nanorodlar modifiye edilmiştir. Ardından SPCE/ZnONR elektrotları üzerinde MB'nin elektropolimerizasyonu yeşil kimyaya uygun derin ötektik çözücü (DES) olan etilen glikol:kolin klorür (1:1) içerisinde gerçekleştirilmiştir.  Son olarak SPCE/ZnONR/PMBDES elektrotları üzerinde elektrodepozisyon yöntemi ile AuNP kaplanmıştır. 5-HT'nin elektrokimyasal tayininde deneysel koşulların optimizasyonu için PMB'nin döngü sayısı, tampon çözeltinin pH'sı, diferansiyel puls voltametri tekniğinde biriktirme süresi çalışmaları yapılmış ve sırasıyla 30 döngü, pH 7,4 ve 150 sn olarak bulunmuştur. Elektrokimyasal 5-HT sensörünün optimum şartlarda analitiksel karakterizasyonları yapılmıştır. Duyarlık, doğrusal aralık, tespit limiti ve tayin sınırı sırasıyla 0,8976 µA/µM, 0,1 µM – 25 µM, 1,91 nM ve 6,38 nM olarak bulunmuştur. 5-HT sensörünün tekrarlanabilirliği 1,5 µM 5-HT konsantrasyonu için test edilmiş ve bağıl standart sapma (RSD) değeri %4,84 (n=5) olarak hesaplanmıştır. Geliştirilen 5-HT sensörünün, girişim yapabilecek elektroaktif analitler olan askorbik asit ve dopamin varlığındaki davranışı incelenmiş ve sensörün diğer analitlerle kıyaslandığında 5-HT'ye çok daha duyarlı olduğu bulunmuştur. Uygulama ve depolama kararlılığı çalışmalarında, hazırlanan 5-HT sensörünün uygulama kararlılığının 60 gün, depolama kararlılığının ise 24 hafta olduğu belirlenmiştir. Geliştirilen 5-HT sensörünün gerçek numune uygulaması olarak insan kan serumu numuneleri ve muzda 5-HT tayini yapılmış ve yüksek geri kazanımlar elde edilmiştir. Sonuç olarak 5-HT'nin tayini için basit, pratik, hızlı, seçiciliği, hassasiyeti ve tekrarlanabilirliği yüksek, düşük maliyetli, tek kullanımlık elektrokimyasal sensör geliştirilmiştir. Geliştirilen 5-HT sensörü hasta başı testlerde kullanılabilir.

Abstract:
In order to develop an electrochemical 5-HT sensor within the scope of the thesis, first of all, 5 different modifications were made on screen-printed carbon electrodes (SPCE) with different materials. It was determined that the most suitable formulations and materials for the electrochemical determination of 5-HT are zinc oxide nanorod (ZnONR), polymethylene blue (PMB) and gold nanoparticles (AuNP). For the preparation of the 5-HT sensor, firstly, zinc oxide nanorods were modified on the surface of SPCEs by amperometric method. Then, electropolymerization of MB on SPCE/ZnONR electrodes was carried out in ethylene glycol: choline chloride (1:1), a deep eutectic solvent (DES) suitable for green chemistry. Finally, AuNP was coated on SPCE/ZnONR/PMB(DES) electrodes by electrodeposition method. For the optimization of the experimental conditions in the electrochemical determination of 5-HT, the number of cycles of PMB, the pH of the buffer solution, the deposition time in the differential pulse voltammetry technique were studied and it was found to be 30 cycles, pH 7.4 and 150 sec, respectively. Analytical characterizations of the electrochemical 5-HT sensor were performed under optimum conditions. Sensitivity, linear range, limit of detection and limit of quantification of the 5-HT sensor were found to be 0.8976 µA/µM, 0.1 µM – 25 µM, 1.91 nM and 6.38 nM, respectively. The relative standard deviation (RSD) was calculated to be 4.84% (n=5). The behavior of the developed 5-HT sensor in the presence of ascorbic acid and dopamine, which are electroactive analytes that can interfere, was examined and it was found that the sensor was much more sensitive to 5-HT compared to other analytes. In the application and storage stability studies, it was determined that the application stability of the prepared 5-HT sensor was 60 days, and the storage stability was 24 weeks. As a real sample application of the developed 5-HT sensor, 5-HT determination was carried out in human blood serum samples and bananas, and high recoveries were obtained. As a result, a simple, practical, fast, high selectivity, sensitivity, and repeatability, low-cost, disposable electrochemical sensor was developed for the determination of 5-HT. The developed 5-HT sensor can be used in point of care tests.