Aljinat-CuO-GOD temelli amperometrik glukoz biyosensörünün geliştirilmesi ve elektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi
Development of the amperometric glucose biosensor based on Alginate-CuO-GOD and investigation of electrochemical properties
Yazar: VUSLAT BÜK
Danışman: PROF. DR. EMEL EMREGÜL
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu tez çalışmasında, glukozun amperometrik tayinine yönelik CuO (bakır II oksit) nanopartikülleri ile modifiye aljinat filme immobilize edilmiş GOD (glukoz oksidaz) biyosensörü geliştirilmiştir. Bu nedenle öncelikle immobilizasyonu etkileyecek aljinat miktarı, GOD konsantrasyonu, NHS/EDC çapraz bağlayıcı molar oranı, CuO miktarı ve pH gibi parametrelerin optimizasyonu sağlanmıştır. Geliştirilen biyosensörün yüzey karakterizasyonu Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. İmmobilizasyonun başarısı FT-IR (Fourier Transform Infrared Spektroskopisi) analizi ile irdelenmiştir. EIS (Elektrokimyasal İmpedans Spektroskopisi) ve CV (Döngüsel voltametri) ile immobilizasyon basamakları çalışılmış ve biyosensörün elektrokimyası incelenmiştir. Döngüsel voltametri kullanılarak farklı tarama hızlarında yapılan çalışmalarda CuO nanopartiküllerin ve redoks probunun etkisi araştırılmıştır. ks ve α değerleri hesaplanarak bu etki sayısal olarak açıklanmıştır. Aljinat-CuO-GOD elektrot ile 0.1 mM [Fe(CN)64-/3-]  varlığında yapılan kalibrasyon çalışmasında iki lineer aralık belirlenmiştir. Küçük lineer aralık 0.04 mM – 0.003 M aralığında ve duyarlılığı (30.443 ± 0.250) µA mM-1 cm-2 şeklindedir. Algılama limiti 1.6 µM olarak belirlenmiştir (S/N=3). Büyük lineer aralık için glukoz konsantrasyonu 0.004 M-0.035 M arasında ve. duyarlılığı (7.205 ± 0.063) µA mM-1 cm-2 olarak hesaplanmıştır. Ayrıca biyosensörün kullanılabilirliği araştırılmıştır ve geliştirilen biyosensör ile 15. gün sonunda alınan ölçümde kalan aktivite %78 olarak belirlenmiştir. Biyosensör, konsantrasyonları hastanece belirlenen 3 farklı konsantrasyondaki insan kan serumlarında denenmiştir ve elde edilen veriler hastane değerleri ile kıyaslanmıştır.

Abstract:
In this thesis, the biosensor based on immobilization of Glucose oxidase (GOD) on copper II oxide (CuO)-modified alginate film was developed for amperometric detection of glucose. For this purpose, the first study based on optimization of parameters such as amount of alginate, concentration of GOD, molar ratio of NHS/EDC crosslinking couple, amount of CuO and pH, that affected the immobilization procedure were studied. Surface characterization of the developed biosensor was determined by using Scanning Electron Microscope (SEM). The success of the immobilization process was investigated by using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR). Each immobilization step was studied by using Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS) and Cyclic Voltammetry (CV) techniques, and the electrochemistry of the biosensor were examined. The effect of CuO nanoparticles and redox probe were investigated by using CV at different scan rates. This affect was explained by calculating  ks and α values. The calibration curve of alginate-CuO-GOD electrode in the presence of 0.1 mM [Fe(CN)64-/3-] consisted of two linear range. The smaller linear range was between 0.04 mM - 0.003 M and the sensitivity of (30.443 ± 0.250) µA mM-1 cm-2. Detection limit of the biosensor was 1.6 µM (S/N=3). The higher linear range was between 0.004 M – 0.035 M and the sensitivity of (7.205 ± 0.063) µA mM-1 cm-2. The stability of the biosensor also studied and after 15 days the retained activity was 78%, compared with the first day. The biosensor was examined with three real serum samples with different concentrations which were determined by hospital and the results were compared by calculating recovery%.