Tiyol bağlı kaliks[4]aren modifiyeli QCM sensörlerin biyoanalit algılama özelliklerinin incelenmesi
Investigation of bioanalyte sensing properties by thiol bonded calix[4]arene modified QCM sensors
Yazar: MERVE AKPINAR
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA TABAKCI
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışma, kiral kalis[4]aren türevleri kaplı QCM sensörlerin hazırlanması ve askorbik asit izomerleri için algılama özelliklerinin incelenmesini içermektedir. Bu amaçla, QCM kristallerine kaplanan kiral kaliks[4]aren türevleri sentezlenerek yapıları, FTIR, 1H-NMR ve 13C-NMR gibi spektroskopik yöntemlerle incelendi. Sentezlenen kiral kaliks[4]aren türevlerinin kloroform içerisinde çözeltide bekletme yöntemi kullanılarak QCM yüzeyinde ince filmler oluşturuldu. Sentezlenen kiral kaliks[4]aren türevleri ile kaplı QCM sensörlerin, D- ve L-askorbik asit izomerlerine karşı algılama özellikleri incelendi. Kiral ayrım değerlerine bakıldığında kiral kaliks[4]arenler arasında en iyi ayrımı sağlayan algılayıcı malzemenin kiral kaliks[4]aren 10b ve 6c olduğu görüldü. Böylece, kiral kaliks[4]aren türevlerinden hangisinin hangi askorbik asit enantiyomerine karşı algılamada daha ilgili olduğu belirlendi. Algılama sürecinde, QCM yüzeyinde analitler ve kiral kaliks[4]aren türevleri arasındaki hidrojen bağı etkileşimlerinin önemli bir rol oynadığı ve Schiff bazı ile türevlendirilen kiral kaliks[4]arenlerin en etkili algılama materyalleri olduğu sonucuna varıldı. Sensör tepkilerinin algılama limiti (LOD), duyarlılık ve zaman sabitleri, her iki yaklaşımla (kiral ayrım ve stokiometrik oran) belirtilen biyosensör-biyoanalit çiftleri için farklı analit konsantrasyonlarında çalışılarak hesaplandı. Algılama sürecinde gerçekleşen biyosorpsiyon prosesinin Langmuir ve Freundlich izotermlerine uygunluğu değerlendirildi. En etkin biyosensör-biyoanalit çiftleri için kaliks[4]aren içeriği ve kaplama tekniği değiştirilerek kiral ayrım bakımından sonuçlar değerlendirildi. Yapılan farklı kaplama yöntemleri üzerinde oluşturulan etkili QCM biyosensör filmlerin temas açıları ölçüldü ve AFM görüntüleri alındı. Biyosensörlerin biyoanalitlere karşı tekrarlanılabilirlik testleri gerçekleştirilerek biyosensörlerin kararlılıkları belirlendi.

Abstract:
This study includes the preparation of chiral calix[4]arene derivative coated QCM sensor and their using in sensing studies of ascorbic acid isomers. For this aim, various chiral calix[4]arene derivatives (6a, 6b, 6c, 6d and 10a, 10b, 10c and 10d) were synthesized and their structures were characterized by some characterization techniques such as FTIR, 1H-NMR and 13C-NMR. These chiral calix[4]arene derivatives were dissolved in chloroform and were coated to obtain thin films on QCM crystal surfaces by soaking method. Thus, it was obtained chiral calix[4]arene derivative coated QCM sensors and it was investigated their sensing properties towards D- and L-ascorbic acid derivatives. Chiral calix[4]arenes 10b and 6c were obtained most effective sensing materials in chiral discrimination of ascorbic acid isomers. Herein, it was concluded that hydrogen bond interactions between analytes and chiral calix[4]arene molecules on QCM surface played an important role and Schiff base functionalized chiral calix[4]arene was most effective sensing materials in sensing process. Limit of detection (LOD), sensitivity and time constants of sensor responses were calculated by studying at different analyte concentrations for biosensor-biyoanalyte pairs which specified by both approach (chiral discrimination and stochiometric ratio). Sensing progress was evaluated in terms of biosorption by Langmuir and Freundlich isotherms. The results of the chiral discrimination were examined by varying the calix[4]arene dosage and the coating technique for efficient biosensor-bioanalyte pairs. The contact angles and AFM images of efficient QCM biosensor films preparing by using different coating methods were evaluated. The stability of the biosensors was determined by repeatability tests of biosensors against bioanalytes.