Bisfenol -A tayini için geliştirilen sensör ve biyosensörün performans özelliklerinin karşılaştırılması
Comparison of the performance characteristics of sensor and biosensor developed for bisphenol-A determination
Yazar: DEMET ÖRENLİ
Danışman: PROF. DR. ESMA KILIÇ ; PROF. DR. PINAR ESRA ERDEN
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada, karbon kuantum dot (CQD), iyonik sıvı 1-butil-3-metilimidazolyum tetrafloroborat (IL), ve altın nanopartikül (AuNP) ile modifiye perde baskılı karbon elektrotlara (SPCE) dayanan elektrokimyasal bisfenol A (BFA) sensörü geliştirildi. Bu modifikasyon malzemelerinin SPCE yüzeyindeki optimum miktarlarının tayini ve bu malzemelerin birbirleriyle etkileşimlerinin incelenmesi merkezi kompozit tasarım (MKT) yöntemi kullanılarak yapıldı. Optimum yüzey bileşiminde hazırlanan sensör yüzeyine tirozinaz (TyOx) enzimi immobilize edilerek BFA biyosensörü hazırlandı. Bu sensör ve biyosensörün elektrokimyasal davranışları dönüşümlü voltammetri ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi kullanılarak incelendi. Ayrıca bu (biyo)sensörün SEM ve EDX yöntemleri kullanılarak yüzey morfolojisi belirlendi. Hazırlanan sensör ve biyosensörün en iyi performans gösterdiği çalışma koşulları belirlenerek BFA tayini için sensör ile diferansiyel puls anodik adsorptif sıyırma voltammetrik; biyosensör ile ise, amperometrik yöntem geliştirildi. Bu yöntemlerle elde edilen performans faktörlerinden doğrusal çalışma aralığı, duyarlık ve gözlenebilme sınırı dikkate alınarak, literatürde mevcut BFA sensör ve biyosensörlerinki ile kıyaslandığında, bunların çoğundan daha üstün ya da yarışabilir özelliklere sahip olduğu görüldü. Özellikle bu çalışmada elde edilen gözlenebilme sınırının, Avrupa Gıda Güvenliği Kurumu (EFSA) tarafından plastiklerde BFA salınımı için önerilen sınır değeri olan 22 nM (50 µgL-1) değerinden daha düşük olması nedeniyle, geliştirilen (biyo)sensörün çeşitli plastiklerde muhafaza edilen su numunelerinde BFA miktarının tayininde başarılı bir şekilde kullanılabileceği öngörüldü.

Abstract:
In this study, an electrochemical bisphenol A (BFA) sensor based on screen-printed carbon electrodes (SPCE) modified with carbon quantum dot (CQD), ionic liquid 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (IL), and gold nanoparticle (AuNP) was developed. The optimum amounts of these modification materials on the SPCE surface and the interactions of these materials were determined using the central composite design (CCD) method. BFA biosensor was fabricated by immobilizing tyrosinase enzyme (TyOx) on the sensor surface prepared with optimum surface composition. The electrochemical behavior of these sensor and biosensor was investigated using cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. In addition, the surface morphology of this (bio)sensor was determined using SEM and EDX methods. Optimum working conditions of sensor and biosensor were determined and then, a differential pulse anodic adsorptive stripping voltammetric method with the sensor and an amperometric method was developed with the biosensor for BFA determination. Considering the performance characteristics obtained by these methods, especially linear working ranges, sensitivities and detection limits, it was seen that they have superior or competitive properties compared to most of the BFA sensors and biosensors reported in the literature. Especially since the detection limits obtained in this study is lower than the safe limit value of 22 nM (50 µgL-1) recommended by the European Food Safety Authority (EFSA) for the release of BFA in plastics, it was predicted that the presented (bio)sensors could be successfully used in the determination of BFA amount in water samples stored in various plastics.