İnsan sağlığı açısından önem taşıyan folik asit, riboflavin ve piridoksin vitaminlerinin tayinleri için elektrokimyasal sensör geliştirilmesi
Development of an electrochemical sensor for the determination of folic acid, riboflavin and pyridoxine vitamins important for the human health
Yazar: EBRAR DOKUR
Danışman: PROF. DR. YÜCEL ŞAHİN ; DR. ÖZGE GÖRDÜK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu tez kapsamında, insan sağlığı açısından büyük önem arz eden vitaminlerden olan folik asit (B9 vitamin), riboflavin (B2 vitamini) ve piridoksinin (B6 Vitamini) elektrokimyasal tayinleri çeşitli modifiye elektrotlar kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Folik asit, riboflavin ve piridoksinin elektrokimyasal tayinleri için kullanılan modifiye elektrotlar; l-sistin, altın nanopartikül, fonksiyonellendirilmiş çok duvarlı karbon nanotüp ve fosforik asit gibi malzemeler kullanılarak hazırlanmıştır. Bu elektrotların karakterizasyon ve optimizasyon işlemleri yapılarak seçilen analitlere karşı duyarlılığı ölçülmüştür. Bu tez çalışması 3 kısımdan oluşur. Birinci kısımda folik asit tayini için l-sistin aminoasidinin kalem ucu elektrot üzerinde elektropolimerizasyonu gerçekleştirilmiştir. Elektropolimerizasyon işlemi sonucu elde edilen poli(sistin) kalem ucu elektrot (poli(sistin)/KUE) ile folik asidin derişim çalışması yapılmış ve elde edilen sonuçlar kullanılarak gözlemlenebilme sınırı (LOD) 0,43 μmol L-1 olarak bulunmuştur. Mevcut sistemin güvenilirliğini doğrulamak için poli(sistin)/KUE ile gerçek örnek çalışması yapılmıştır. Gerçek örnek çalışması portakal meyvesi ile yapılmış ve bu çalışmada poli(sistin)/KUE, folik asidin elektrokimyasal tayini için hassasiyet gösterdiği görülmüştür. Tez çalışmasının ikinci kısmında, altın nanopartikül ve fonksiyonellendirilmiş çok duvarlı karbon nanotüp, kalem ucu elektrot üzerine modifiye edilerek riboflavinin elektrokimyasal tayini için bir sensör platformu oluşturulmuştur. Elde edilen fonksiyonellendirilmiş çok duvarlı karbon nanotüp/altın nanopartikül/kalem ucu elektrot (f-MWCNT/AuNP/KUE) ile riboflavin için optimizasyon ve karakterizasyon işlemleri yapılmıştır. Bu işlemlerden sonra f-MWCNT/AuNP/KUE'un riboflavine karşı olan duyarlılığını ölçmek için LOD değeri hesaplanmıştır ve 0,0352 μmol L-1 olarak bulunmuştur. Gerçek örnek çalışmasında ilaç ve süt örnekleri kullanılarak güvenilirliği doğrulanmıştır. Tez çalışmasının son kısmında ise piridoksin için anodik olarak işlem görmüş kalem ucu elektrot (AİG/KUE) hazırlanmıştır. Bu elektrot için de hem optimizasyon hem de karakterizasyon işlemleri yapılmıştır. AİG/KUE'un piridoksine olan duyarlılığını incelemek için LOD değeri hesaplanmıştır ve 0,166 μmol L-1 olarak bulunmuştur. Gerçek örnek çalışması ise diyet içecekleri üzerine uygulanmış ve güvenilirliği doğrulanmıştır. Tez çalışmasında karakterizasyon işlemleri için kullanılan yöntemler dönüşümlü voltametri (CV), elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS), alan emisyon taramalı elektron mikroskobu (FESEM), X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS), enerji dağılımlı x-ışını spektroskopisi (EDX), atomik kuvvet spektroskopisidir (AFM). Yapılan tez çalışmasında tasarlanan sensörlerin vitamin tayinlerinde yüksek hassasiyet ve duyarlılık gösterdiği görülmüştür. Ayrıca kullanılan kalem ucu elektrot sayesinde diğer elektrotlarda olan her ölçümden önce elektrot yüzeyini temizleme adımını ortadan kaldırarak analiz süresini önemli ölçüde azaltmıştır. Böylece tasarlanan elektrotların folik asit, riboflavin ve piridoksin vitaminleri için sensör olarak kullanılabileceği belirlenmiştir.

Abstract:
Within the scope of this thesis, electrochemical determinations of folic acid (B9 vitamin), riboflavin (vitamin B2) and pyridoxine (Vitamin B6) which are of great importance for human health were carried out using various modified electrodes. Modified electrodes used for electrochemical determinations of folic acid, riboflavin and pyridoxine; It was prepared using materials such as l-cystine, gold nanoparticle, functionalized multi-walled carbon nanotube and phosphoric acid. The sensitivity of these electrodes against selected analytes was measured by characterization and optimization processes. This thesis study consists of 3 parts. In the first part, electropolymerization of l-cystine amino acid was performed on the pen tip electrode for the determination of folic acid. The concentration study of folic acid was performed with the poly(cystine) pencil graphite electrode (poly(cystine)/PGE) obtained as a result of the electropolymerization process, and the detection limit (LOD) was found as 0,43 μmol L-1 using the results obtained. A real sample study was performed with poly(cystine)/PGE to verify the reliability of the existing system. The real case study was done with orange fruit and in this study, poly(cystine)/PGE was found to be sensitive for electrochemical determination of folic acid. In the second part of the thesis work, a sensor platform was created for the electrochemical determination of riboflavin by modifying the gold nanoparticle and the functionalized multi-walled carbon nanotube on the pencil graphite electrode. Optimization and characterization processes for riboflavin were performed with the obtained functionalized multi-walled carbon nanotube/gold nanoparticle/pencil graphite electrode (f-MWCNT/AuNP/KUE). After these procedures, the LOD value was calculated to measure the sensitivity of f-MWCNT/AuNP/PGE to riboflavin and was found to be 0.0352 μmol L-1. Its reliability was verified using drug and milk samples in the real sample study. In the last part of the thesis, an anodically treated pencil graphite electrode (APre/PGE) was prepared for pyridoxine. Both optimization and characterization processes were performed for this electrode. The LOD value was calculated to examine the sensitivity of APre/PGE to pyridoxine and was found to be 0.166 μmol L-1. The real sample study was applied on diet drinks and its reliability was confirmed. The methods used for characterization processes in the thesis study are cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), field emission scanning electron microscopy (FESEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), energy dispersive x-ray spectroscopy (EDX), atomic force spectroscopy (AFM). It was observed that the sensors designed in the thesis study showed high sensitivity and sensitivity in vitamin determinations. In addition, thanks to the pencil graphite electrode used, it eliminated the step of cleaning the electrode surface before every measurement on other electrodes, significantly reducing the analysis time. Thus, it was determined that the designed electrodes could be used as sensors for folic acid, riboflavin and pyridoxine vitamins.