Grafen-modifiye karbon yüzeylerde altın nanopartiküllerin oluşumu ve elektrokimyasal tayin sistemlerinin tasarımında kullanılması
In-situ formation of gold nanoparticles on graphene-modified carbon surfaces and its application for the design of electrochemical sensing systems
Yazar: ORHAN ARAZ
Danışman: DOÇ. DR. YASEMİN ÖZTEKİN
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Biyosensörler = Biosensors

Özet:
Basit bir şeker olan glukoz yaşam için en önemli karbonhidratlardan biridir. Hücreler onu bir enerji kaynağı ve metabolik reaksiyonlarda bir ara ürün olarak kullanmaktadırlar. İnsan kanında glukoz seviyesinin düşük veya yüksek olması durumunda organ hasarı ve çeşitli hastalıklara neden olan sırasıyla hipoglisemi ve hiperglisemi meydana geldiği için vücutta bulunan glukoz miktarı önem arz etmektedir. Bu nedenle bu tez çalışmasında; kandaki glukoz miktarını hassas bir şekilde tayin edebilen nanopartikül tabanlı glukoz sensörlerin tasarlanması amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda; grafit çubuk elektrot yüzeyleri altın-grafen veya -grafen oksit nanokompozit sistemlerle modifiye edilmiştir. Modifiye yüzeyler taramalı elektron mikroskobu, atomik kuvvet mikroskobu, su temas açısı ölçüm tekniği, dönüşümlü voltametri tekniği ve elektrokimyasal impedans spektroskopisi ile karakterize edilmiş ve sonuçlar modifiye yüzeylerin kendileri arasında ve yalın yüzeye ait verilerle karşılaştırılmıştır. Karakterizasyonlar sonucunda modifiye yüzeylerde altın-grafen veya –grafen oksit nanokompozitine dair bir filmin oluştuğu tespit edilmiştir. Modifiye elektrotların pH'ı 6,0 olan 1,0 M asetat-fosfat tampon çözelti ortamında farklı glukoz konsantrasyonlarına karşı verdiği elektrokimyasal yanıtlar takip edilmiş ve hassasiyeti, seçiciliği, tekrarlanabilirliği, yeniden üretilebilirliği ve kararlılığı incelenmiştir. Sonuç olarak; elde edilen veriler ışığında yüksek hassasiyete, seçiciliğe, yeniden üretilebilirliğe ve kararlılığa ancak düşük tekrarlanabilirliğe sahip yüzeylerin hazırlandığı tespit edilmiştir.

Abstract:
Glucose, a simple sugar, is one of the most important carbonhydrates for life. Cells use it as an energy source and as an intermediate in metabolic reactions. The amount of glucose in the body is important because of hypoglycaemia and hyperglycaemia which causes to organ damage and various diseases, respectively if the level of glucose in human blood is low or high. For this reason, in this study; it is aimed to design nanoparticle-based glucose sensors that can accurately quantify the amount of glucose present in the blood. In accordance with this purpose; graphite rod electrode surfaces were modified with gold-graphene or -graphene oxide nanocomposite systems, modified surfaces were characterized by scanning electron microscopy, atomic force microscopy, water contact angle measurement technique, cyclic voltammetry technique and electrochemical impedance spectroscopy, and the data was compared with among modified surfaces and also bare surface. As a result of characterizations, it was determined that the modified surfaces are different either from each other or from bare surface due to the film formation. The electrochemical responses of the modified electrodes in 1,0 M acetate-phosphate buffer solution at pH 6,0 was monitored at different glucose concentrations and modified electrodes were examined in the point of sensitivity, selectivity, repeatability, reproducibility and stability. It was determined from the results that modified surfaces with high sensitivity, selectivity, reproducibility and stability, but low reproducibility were prepared.