Co/2Fe MOF yapısının oksidaz mimik özelliği kullanılarak amperometrik sialik asit biyosensörlerinin geliştirilmesi
Development of amperometric sialic acid biosensors using the oxidase mimic properties of the Co/2Fe MOF structure
Yazar: OKAN AVCI
Danışman: PROF. DR. ÜLKÜ ANIK
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu yüksek lisans tezinde, sialik asit (SA) tayinini gerçekleştirmek için enzim taklit özelliğine sahip, metal organik çerçeve (MOF) tabanlı bir amperometrik biyosensör geliştirilmiştir. SA kanser ve diğer birçok hastalığın tanısında kullanılan bir biyo-işaretçidir. Amperometrik biyosensörde öncelikle altın kaplı elektrot yüzeyi, Co/2Fe MOF yapısı ile modifiye edilmiştir. Ardından, N-Asetil Nöraminik Asit Aldolaz (NANA-Aldolaz) enzimi yüzeye immobilize edilerek amperometrik SA biyosensörü hazırlanmıştır. Bu şekilde geliştirilen SA biyosensörünün çalışma prensibi, serbest SA'ların NANA-Aldolaz enzimi ile reaksiyona girerek pirüvat ve N-Asetil-D-Mannozamin'e dönüşmesi ve ardından pirüvatın asetilfosfat'a dönüşümü sırasında Co/2Fe MOF yapısının enzim taklit özelliği sayesinde O2'nin H2O2'ye dönüşmesine dayanmaktadır. Böylece, ortamdaki O2 azalması -0,7 V'de amperometrik olarak izlenmektedir. Geliştirilen SA biyosensöründe yer alan Co/2Fe MOF miktarı, ortam pH değeri ve NANA-Aldolaz derişimi optimize edildikten sonra analitik karakteristikleri incelenmiştir. Bu bağlamda geliştirilen amperometrik biyosensörün doğrusal yanıt aralığı 0,02 mM – 1,00 mM SA, tayin sınırı 0,026 mM, saptama alt sınırı ise 0,084 mM olarak belirlenmiştir. Ayrıca, 0,20 mM SA için bağıl standart sapma değeri (n:3) %5,70 olarak hesaplanmıştır. Diğer yandan, 0,2 mM SA derişiminden 1-kat, 2-kat ve 3-kat fazla olacak şekilde ürik asit, askorbik asit, sistein, glukoz ve asetofenon karışım çözeltisi  varlığında yapılan girişimci deneylerinde geri kazanım değerleri sırasıyla 102,34%, 101,39% ve 96,26% olarak hesaplanmıştır.

Abstract:
In this master's thesis, a metal organic framework (MOF) based amperometric biosensor was developed to perform sialic acid (SA) determination. SA is a biomarker used in the diagnosis of cancer and many other diseases. In the amperometric biosensor, first of all, the gold-screen printed electrode surface was modified with the Co/2Fe MOF structure. Subsequently, an amperometric SA biosensor was developed by immobilizing the N-Acetyl Neuraminic Acid Aldolase (NANA-Aldolase) enzyme on the surface. The working principle of this developed SA biosensor relies on the reaction of free SA with the NANA-Aldolase enzyme, resulting in the conversion of pyruvate and N-Acetyl-D-Mannosamine. Then, during the conversion of pyruvate to acetylphosphate, Co/2Fe MOF structure, which acted as artificial enzyme,  transformed O2 into H2O2. Thus, the decrease in O2 concentration in the environment was monitored amperometrically at -0.7 V. After optimizing the amount of Co/2Fe MOF, pH value of the medium, and NANA-Aldolase concentration in the developed SA biosensor, its analytical properties were investigated. The linear response range of this amperometric biosensor was 0.02 mM - 1.00 mM SA, the lower limit of detection was 0.026 mM, and the limit of quantification was 0.084 mM. Additionally, the relative standard deviation (n=3) for 0.20 mM SA was calculated to be 5.70%. In parallel, the interference experiments conducted with a mixed solution containing uric acid, ascorbic acid, cysteine, glucose, and acetophenone at concentrations 1-fold, 2-fold, and 3-fold higher than the 0.2 mM SA concentration, the recovery values were calculated as 102.34%, 101.39%, and 96.26% respectively.