Grafen oksit katkılı nanokompozitlerin elektrokimyasal ve optik biyosensör platformu olarak kullanılması
Graphene oxide based nanocomposites electrochemical and optical biosensing platforms
Yazar: BAŞAK BÜYÜK
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SEMA DEMİRCİ UZUN
İzmir Katip Çelebi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology

Özet:
Çapı 3-20 nm aralığında olan grafen oksit kuantum noktaları (GOQD'ler), yüksek kimyasal kararlılık, iyi iletkenlik ve lüminesans, geniş bant optik absorpsiyon gibi benzersiz özellikleri sayesinde optik cihazlar ve biyosensör uygulamaları için giderek daha önemli hale gelmiştir.GOQD'ler büyük kenar etkileri ve kuantum hapsedilmeleri nedeniyle sıfır boyutlu (0 D), farklı elektronik ve optik özellikler sergilerler. PVDF(Polivinilidin Diflorür),esneklik,düşük ağırlık,düşük termal iletkenlik,yüksek kimyasal korozyon direnci ve ısı direncine sahiptir.Ayrıca FDA onaylıdır ve toksik olmadığı için gıda ürünleriyle de tekrar tekrar temasta kullanılabilir [1-2].Bu çalışmada,GOQD ve PVDF'in bu özelliklerinden yararlanarak nanokompozit tabanlı enzim biyosensörleri tasarlanmış ve hem elektrokimsayal hem de optik karakterizasyonları gerçekleştirilerek performans değerlendirmesi yapılmıştır. Bu amaçla, öncelikle atık tonerden hidrotermal sentez yöntemi ile GOQDs üretilmiş, yapısal ve optik olarak karakterize edilmiştir.Sonrasında, sentezlenen yüksek oranda hidrofilik özellik gösteren bu kuantum noktalar optimize edilen koşullarda yüksek hidrofobik özelliğe sahip PVDF ile elektroeğirme yöntemi ile GOQDs/PVDF nanofiberleri oluşturmuşlardır.Uygun fiber sentezi için sıcaklık, süre ve çözelti konsantrasyonu optimizasyon çalışmaları gerçekleştirilerek kararlı, seçiciliği yüksek enzimatik biyosensör platformu sağlanmıştır.Biyosensör performansı çalışmalarında çevre koşullarına karşı yüksek dayanıma ve çalışma kolaylığına sahip olması açısından glikoz oksidaz enzimi model enzim olarak seçilerek EDC/NHS kimyası ile yüzeye kovalent olarak bağlanması hedeflenmiştir. Biyosensör oluşturulması sırasında,her bir bileşenin performans üzerine sinerjik etkisi elektrokimyasal olarak ölçülmüştür.

Abstract:
Graphene oxide quantum dots (GOQDs) with diameters in the range of 3-20 nm have become increasingly important for optical devices and biosensor applications due to their unique properties such as high chemical stability, good conductivity and luminescence, broadband optical absorption. They exhibit zero-dimensional (0 D), different electronic and optical properties due to edge effects and quantum confinement. PVDF (Polyvinylidine Difluoride) has flexibility, low weight, low thermal conductivity, high chemical corrosion resistance and heat resistance. It is also FDA approved and can be used in repeated contact with food products because it is non-toxic [1-2]. In this study, GOQD and PVDF Nanocomposite-based enzyme biosensors were designed by taking advantage of these features of . For this purpose, first of all, GOQDs were produced from waste toner by hydrothermal synthesis method and characterized structurally and optically. Then, these synthesized quantum dots with highly hydrophilic properties were formed by electrospinning GOQDs/PVDF nanofibers with highly hydrophobic PVDF under optimized conditions. A stable and highly selective enzymatic biosensor platform was provided by performing temperature, time and solution concentration optimization studies for fiber synthesis. In biosensor performance studies, glucose oxidase enzyme was chosen as the model enzyme in terms of its high resistance to environmental conditions and ease of operation, and it was covalently applied to the surface with EDC/NHS chemistry. intended to be connected. During the creation of the biosensor, the synergistic effect of each component on the performance was measured electrochemically.