Uyuşturucuların/bağımlılık yapan malzemelerın test edılmesı /analızı ıçın mıkro/nano platformlar olarak yüzey modıfıye kalem grafıt elektrotlar (PGE'ler)
Surface modified pencil graphite electrodes (PGES) as micro/nanoplatforms to test/analysis of drugs/addictive materials
Yazar: BESTE SAHRA CİHANGİROĞLU
Danışman: PROF. DR. EMİR BAKİ DENKBAŞ
Başkent Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Biyomedikal Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Son yıllarda sağlık alanında önemli olan uyuşturucu/bağımlılık yapıcı maddeler sağlık 
uygulamaları dışında belirli dozun üzerinde vücuda alındığında organizmada farklı 
nörolojik, fizyolojik ve davranışsal etkilere sahip olan ve alındığında ölüme yol açan 
önemli sorunlara yol açan maddeler olarak nitelendirilebilmektedir. 
Uyuşturucu kullanımı, dağıtımı ve benzeri uygulamalarda bulundurulması suç sayılan bu 
maddelerle ilgili yasal düzenlemeler geliştirilmiştir. Günümüzde test/analiz ve tarama 
işlemlerinde son derece hassas sonuçlar veren bazı immünokimyasal (Elisa, EMIT, 
CEDIA, FPIA) ve kromatografik teknikler (GC-MS, LC-MS/MS) mevcuttur, ancak bunu 
sağlayan taşınabilir sistemlere ihtiyaç vardır. özellikle saha testleri ve taramalarda hızlı ve 
doğru sonuçlar her geçen gün artmaktadır. Son yıllarda bu sistemler arasında özellikle 
elektrokimyasal temelli biyosensörler en çok tercih edilenler olup, hedeflenen 
ilaçların/benzer maddelerin varlığında elektrokimyasal değişiklikleri farklı prensiplere göre 
(voltametrik, amperometrik veya kondüktometrik gibi) ölçebilmektedir. Bunlar şu anda 
taşınabilir ve çok kısa sürede saha ölçümleri yapabilen sistemler olarak dikkat çekiyor.
Bu çalışmanın kapsamı, elektrokimyasal tabanlı bir biyosensörde kurşun kalem grafit 
elektrotlarının (PGE'ler) yüzey modifikasyonudur. Bu kapsamda mikro/nano ölçekli 
kuyular veya tepeler oluşturularak PGE'lerin yüzey alanları/ölçüm kapasiteleri arttırılmaya 
çalışılmıştır. Mikro/nano kuyucuklar, ince bir polimerik film ile nefes figürü tekniği ile 
oluşturulur ve mikro/nano tepeler, hidroksiapatit kristallerinin PGE'lerin yüzeylerinde 
çökeltilmesiyle oluşturulur. Daha sonra, PGE'ler bakır sülfat ile işlendi ve mikro/nano 
platformların NaOH ile bazik koşullarda bakır oksitlerle süslenmesine izin verildi. 
Çalışmanın uygulama aşamasında model ilaç düşünülmüş ve bu maddenin fosfat tampon 
çözeltisi kullanılarak farklı konsantrasyonlarda çözeltileri hazırlanmış ve modifiye edilmiş 
PGE'ler ile bir kalibrasyon eğrisi elde edilmiştir. Platformların etkinlik testlerinde, 
konsantrasyonu bilinmeyen aynı numune kullanılarak nicel ölçümler yapılmıştır. Sonuçlar 
değerlendirildi ve özellikle mikro/nano tepelerden oluşan platformun umut verici olduğu 
anlaşıldı ve bu yöntem kullanılarak gerçek örneklerle çalışmaya devam edilmesine karar 
verildi.

Abstract:
In recent years, drugs/addictive substances cause significant health and they can be 
characterized as substances when taken into the body outside of health applications, have 
different neurological, physiological and behavioral effects in the organism and lead to 
significant problems that lead to death when taken above certain doses. Legal regulations 
have been developed regarding these substances, whose possession in drug use, 
distribution and similar applications is considered as a crime. Some immunochemical 
(Elisa, EMIT, CEDIA, FPIA) and chromatographic techniques (GC-MS, LC-MS/MS) that 
give extremely precise results today in the test/analysis and screening processes are 
available, but the need for portable systems that provide fast and accurate results,
especially in field tests and scans, is growing every day. In recent years, among these 
systems especially electrochemical based biosensors are most favorable and they can 
measure electrochemical changes in the presence of targeted drugs/similar substances 
based on different principles (such as voltametric, amperometric or conductometric). These 
are currently noteworthy as systems that are portable and can perform field measurements 
in a very short time.
The scope of this study is surface modification of pencil graphite electrodes (PGEs) in an 
electrochemical based biosensor. In this context, PGEs were attempted to increase the 
surface areas/measurement capacities by creating micro/nanoscale wells or hills. 
Micro/nano wells are formed by the breath figure technique with a thin polymeric film and 
micro/nano hills are formed by precipitation of hydroxyapatite crystals on PGEs surfaces. 
Then, PGEs were treated with copper sulfate, allowing the micro/nano platforms to be 
decorated with copper oxides in basic conditions with NaOH. In the application stage of 
the study, a model drug was considered, and solutions of this substance were prepared in 
different concentrations by using phosphate buffer solution and a calibration curve was 
obtained with the modified PGEs. In the effectiveness tests of the platforms, quantitative 
measurements were made by using the same sample which concentration is unknown. The 
results were evaluated, and it was understood that the platform consisting of micro/nano 
hills in particular was promising, and it was decided to continue the work with real samples 
by using this method.