Nanomalzeme temelli elektrokimyasal sensör ve biyosensörlerin geliştirilmesi ve uygulamaları
Development of nanomaterials-based electrochemical sensors and biosensors and their applications
Yazar: İREM UYSAL
Danışman: PROF. DR. ORHAN ATAKOL
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Kimyasal sensör = Chemical sensor ; Yüzey modifikasyonu = Surface modification

Özet:
Bu tez çalışması, bir toluidin mavisi (TM) redoks polimerin katalitik yeteneğinin ve Fe3O4 nanopartiküllerinin (Fe3O4NP'ler) önemli fiziksel ve kimyasal özelliklerinin birleştirilerek gelişmiş analitik performans özelliklerine sahip yeni bir elektrokimyasal sensör geliştirilmesini sunmaktadır. Kalem grafit elektrot yüzeyine farklı derin ötektik çözücülerde hazırlanan poli-toluidin mavisi redoks polimer filmi ile birleştirilmiş Fe3O4 modifiye edilmesiyle yeni elektrotlar hazırlanmıştır. PTMethaline-HCl/Fe3O4/KGE'nin elektrokimyasal özellikleri döngüsel voltametrisi (CV), diferansiyel puls voltametrisi (DPV), elektrokimyasal empedans spektroskopisi ile incelenmiştir. Ayrıca elektrodun morfolojik karakterizasyonu taramalı elektron mikroskopisi (SEM) ile analiz edilmiştir. Fe3O4 ile PTM-DES'in kombinasyonunudan oluşan elektrot her bir modifiye ediciyi tek başına kullanmaktan daha iyi analitik özellikler sergilemiştir. Bu da bu malzemelerin aralarında oluşan sinerjik etkiye atfedilebilir. PTBethaline-HCl/Fe3O4/KGE'un analitik performansı, aşırı dopamin (DA) varlığında epinefrinin yükseltgenmesinin DPV yöntemi kullanılarak incelenmesiyle değerlendirilmiştir. Geliştirilen sensör yüksek duyarlık, düşük alt tayin sınırı, geniş doğrusal çalışma aralığı ve mükemmel tekrar kullanılabilirlik ve tekrar üretilebilirlik göstermiştir. Geliştirilen sensör, yüksek duyarlılık (9,26 µA µM–1 cm–2), düşük tespit limiti (0,05 µM), geniş lineer aralık (0,19-20 µM) ve mükemmel tekrar üretilebilirlik (BSS %1,7) ve tekrar kullanılabilirlik (BSS %2,9) özelliklerine sahiptir. Önerilen sensörün analitik uygulanabilirliği, insan serumu ve enjeksiyon ampul örneklerinde bulunan EP miktarının başarılı bir şekilde test edilmesiyle gösterilmiştir. Geliştirilen yöntemin gerçek numunelerde EP seviyelerini izlemek için umut verici bir analitik yöntem olduğu söylenebilir.

Abstract:
This work presents the combination of the catalytic ability of a toluidine blue (TB) redox polymer and the important physical and chemical properties of Fe3O4 nanoparticles (Fe3O4NPs) to develop a new electrochemical sensor with advanced analytical performance characteristics. New electrodes were prepeared with Fe3O4NPs combined with PTB redox polymer film formed in different deep eutectic solvents (DES) on a PGE. The electrochemical characteristics of PTBethaline-HCl/Fe3O4/PGE were studied using cyclic voltammetry, differential pulse voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy. The morphology structer in was investigated scanning electron microscopy (SEM). It has been shown that combining Fe3O4NPs with PTB synthesized in DES improves the analytical properties of the sensor more than using each modifier individually due to synergistic effects. DPV method the analytical performance of PTBethaline-HCl/Fe3O4/PGE was evaluated for the oxidation of epinephrine (EP) in the presence of an excess dopamine (DA) by DPV. The developed sensor showed good response with high sensitivity (9.26 µA µM–1 cm–2), low detection limit (0.05 µM), wide linear range (0.19-20 µM), and excellent reproducibility (RSD 1.7%) and repeatability (RSD 2.9%). Analytical applicability of the proposed sensor has been successfully tested for the quantification of EP in human serum and injection ampoule samples. This is a very promising analytical method for monitoring the level of EP in real samples.