Biyomedikal uygulamalarda kullanılmak üzere melatonin ve serotonin'in eş zamanlı tayini için polimerik sensörlerin geliştirilmesi
Development of polymeric sensors for simultaneous determination of melatonin and serotonin for use in biomedical applications
Yazar: ENSAR EREL
Danışman: PROF. DR. İSMET YILMAZ
İnönü Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Biyokimya = Biochemistry

Özet:
Melatonin ve Serotonin vücudumuzda birçok biyolojik ve fizyolojik süreçlerde yer alır. Antioksidan özelliği ile oksidatif strese karşı vücudu koruyarak vücut homeostazını düzenlediğinden dolayı tüm dünyada gittikçe artan bir ilgiyle araştırılmaktadır. Bu kapsamda çalışmamızın amacı biyolojik olarak vücudumuzda önemli role sahip melatonin ve serotoninin oldukça duyar ve eş zamanlı bir şekilde tayin edilmesi için polimer ile seçiciliği arttırılmış perde baskılı elektrotların kullanıldığı potansiyometrik sensörlerin geliştirilmesidir.
Bu projemizde temel ölçüm ünitesi olarak ivium stat potansiyometre cihazı kullanılmıştır, ölçümler 3 elektrotlu sistem dahilinde gerçekleştirilmiş olup çalışma elektrodu olarak perde baskılı karbon elektrot kullanılmıştır. İlk olarak melatonin ve serotonin'in elektrokimyasal olarak indirgenme ve yükseltgenme potansiyelleri perde baskılı elektrotlar ile belirlenmiştir. Sonrasında biyolojik matris kaynaklı girişimlerin engellenmesi ve seçiciliğin arttırılması için elektrot yüzeyleri polimerlerle kaplanmıştır. Bu kapsamda poliimid ve poliüretan türü polimerler kullanılmıştır. Perde baskılı karbon elektrot yüzeyine hazırlanan bu sensörler ile melatonin serotoninin Diferansiyel Puls Voltametrisi (DPV) tekniği ile eş zamanlı izlenmesi temel alınmıştır.
Sensörlerin optimizasyon çalışmaları doğrultusunda melatonin ve serotonin tayini için en iyi yanıtlar 0,1 M pH 7,0 fosfat tamponunda ve 25 °C'de alınmıştır. Melatonin ve serotonin için en geniş doğrusal tayin aralığı, PU-Kafeik asit-%1 ve PI-AF-PMDA polimeri ile hazırlanan sensörle ve 0,2 mM – 1,8 mM derişim aralığında elde edilmiştir. Hazırlanan sensörün pH ve sıcaklık optimizasyonu yapılmıştır. Ayrıca sensörün girişim etkileri, termal kararlılık, operasyonel kararlılık, tekrarlanabilirlik ve depo kararlılığı karakterize edilmiştir.

Abstract:
Melatonin and Serotonin involve in many biological and physiological processes in our body. Due to their antioxidant effect, they protect the body against oxidative stress and regulate body homoeostasis; therefore they are increasingly examined with a growing interest. The aim of our work in this context is to improve potentiometric sensors, where screen-printed electrodes with improved selectivity by the polymer are used, in order to determine melatonin and serotonin, which have a biologically important role in our body, as very sensitively and simultaneously.
As basic measurement units in our project, ivium stat potentiometer devices were used, the measurements were performed within the 3-electrodes system. Screen-printed electrodes were used as the working electrodes. First, the reduction and oxidation potentials of melatonin and serotonin were electrochemically determined. After that, the electrodes' surfaces were coated with polymer, in order to enhance the selectivity and to prevent biological matrix based attempts. In this context, polymers with polyimide and polyurethane types were used. Melatonin and serotonin was simultaneous monitored at Differential Pulse Voltammetry (DPV) technique with these biosensors prepared on screen-printed karbon electrode surface. In line with the studies on optimization of sensors for melatonin and serotonin determination optimum temperature were determined as 25 °C. Additionally, the best sensor responses were obtained with 0,1 M, pH 7,0 phosphate buffer. The largest linear range for melatonin and serotonin was attained with the biosensor prepared with PU-Caffeic acid-%1 and Poli[2,7-diaminofluorene- pyromellitimide] polymer at 0,2 mM – 1,8 mM concentration interval. pH and temperature optimizations of the prepared sensor were performed. In addition to that, interference effects, thermal stability, operational stability, repeatability and storage stability of the sensor were characterized.