Aromatik sülfonik asit boyar maddelerle modifiye kalem grafit elektrot hazırlanması ve akışa enjeksiyon amperometrik biyosensör tasarımı
Construction of electrochemical biosensor in flow injection and preparation of modified pencil graphite electrodes using aromatic sulfonic acid dyes
Yazar: MEHMET GÜNEŞ
Danışman: PROF. DR. YUSUF DİLGİN
Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu tez çalışmasında aromatik sülfonik asit(ASA) boyar maddeler grubundan olan kalmagit (Clm), pirokatekol violet (Pcv), tropeolin (Trp) ve kromotropik asit (Cta) mediyatörleri ile modifiye kalem grafit elektrot (PGE) hazırlandı ve hazırlanan bu modifiye elektrotlarla NADH'nin (β-nikotin amid dinükleotid in indirgenmiş hali) elektrokatalitik yükseltgenmesi döngüsel voltammetride incelendi. Hazırlanan modifiye elektrotlar arasında, Trp ve Cta modifiye PGE'ler iyi bir elektrokatalitik etkinlik göstermesine karşın, elektropolimerizasyon yoluyla hazırlanan modifiye Clm/PGE ve Pcv/PGE'lerde iyi bir elektrokatalitik sonuç gözlendi. Önceki çalışmalarda PGE için tasarlanan fotoelektrokimyasal akış hücresi (FAH) kullanılarak akışa enjeksiyon analiz (AEA) sisteminde NADH'nin iyi sonuç veren modifiye elektrotlardaki elektrokatalitik yükseltgenmesine bağlı amperometrik sensörleri geliştirildi. Bunun yanında Poli-Pcv/PGE yüzeyine glikoz dehidrogenaz (GDH) enzimi immobilize edilerek (GDH/Poli-Pcv/PGE) NAD+/NADH redoks çiftine bağlı glikoz biyosensörü tasarlandı ve ilk defa aromatik sülfonik asit boyar madde modifiye PGE, AEA sistemine entegre edilerek AE amperometrik glikoz biyosensörü geliştirildi. Glikoz biyosensörü için tasarlanan modifiye elektrotun (GDH/Poli-Pcv/PGE) doğrusal kalibrasyon aralığı, belirtme alt sınırı ve tayin sınırı değerleri sırasıyla; 5-500 μM, (R2= 0,9984), 1,2 ve 4,0 μM glikoz olarak gözlendi. Tasarlanan biyosensörün uygulanabilirliği ise ticari olarak satılan dekstroz çözeltisindeki glikoz başarılı bir şekilde tayin edilerek test edildi. Ayrıca tasarlanan biyosensöre hangi maddelerin girişim etkilerinin olup olmadığı da çalışıldı. NADH'nin, elektrokatalitik yükseltgenmesine iyi yanıt veren Clm ve Pcv modifiye elektrotlarla birlikte Yalın PGE hem yüzeysel hem de elektrokimyasal karakterizasyonları gerçekleştirildi. Bu amaçla her bir elektrodun AFM, SEM ve EDX görüntüleri ile Raman ve elektrokimyasal impedans spektrumları alındı.

Abstract:
In this thesis, modified pencil graphite electrodes (PGE) were prepared with calmagite (Clm), pyrocatechol violet (Pcv), tropeolin (Trp) and chromotropic acid (Cta) mediators which are aromatic sulphonic acid (ASA) dyes. Electrocatalytic oxidation of NADH ( reduced form of β- nicotine amide dinucleotide) was investigated with these prepared modified electrodes using cyclic voltammetry. Among the prepared modified electrodes, Trp and Cta modified PGEs did not a show good electrocatalytic activity. However, a good electrocatalytic result was obtained in the case of modified Clm/PGE and Pcv/PGE prepared by electropolymerization procedure. Amperometric sensor of NADH based on its electocatalytic oxidation at modified electrodes which give good result has been developed in flow injection analysis system (FIA) using photoelectrochemical flow cell which was constructed for PGE in the previous studies. In addition, glucose biosensor based on NAD+/NADH redox couple was constructed by immobilization of glucose dehydrogenase onto Poly-Pcv/PGE and FI amperometric glucose biosensor has been developed by integration of FIA with aromatic sulphonic acid dyes modifed electrode for the first time. The linear calibration range, LOD, and LOQ values of the modified electrode (GDH / Poly-Pcv/PGE) designed for the glucose biosensor were found to be 5-500 μM, (R2 = 0.9984), 1.2 μM and 4.0 μM glucose, respectively. The applicability of constucted biosensor was tested successfully by determination of glucose in dextrose solution which is commercially purchased. Moreover, the effect of interference of some substances on the constructed biosensor have also been performed. Both surface and electrochemical characterization of Clm and Pcv modified electrodes which give a good results toward electrocatalytic oxidaiton of NADH together bare PGE have been performed. For this purpose, AFM, SEM an EDX images and Raman and electrochemical impedance spectra of each electrode were recorded.