Bazı türlerin tayini için modifiye amperometrik enzim elektrotların geliştirilmesi
Development of modified amperometric enzyme electrodes for determination some species
Yazar: BERNA DALKIRAN
Danışman: PROF. DR. ESMA KILIÇ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada Co3O4 nanopartiküller ve MWCNT veya grafen ile modifiye edilen optimum bileşimde beş ayrı elektrot hazırlandı: (i) MWCNT/CH/GCE, (ii) Co3O4/CH/GCE,        (iii) MWCNT/Co3O4/CH/GCE, (iv) Grafen/GCE ve (v) Grafen/Co3O4/CH/GCE. Dönüşümlü voltametri ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi yöntemleri ile en uygun elektrotların MWCNT/Co3O4/CH/GCE ve Grafen/Co3O4/CH/GCE olduğu belirlendi. Bu modifiye elektrot yüzeyine ksantin oksidaz, galaktoz oksidaz veya glutamat oksidaz enzimleri immobilize edilerek ksantin, galaktoz veya glutamat tayini için amperometrik enzim elektrotlar hazırlandı. Ayrıca hazırlanan tüm elektrotların yüzey morfolojisi taramalı elektron spektroskopisi ile karakterize edildi.  İlgili türlerin amperometrik tayini, enzimatik reaksiyonlar sonucu oluşan hidrojen peroksitin sabit potansiyelde yükseltgenmesine ve/veya indirgenmesine dayanarak yapıldı. Hazırlanan enzim elektrotların optimum çalışma koşulları belirlendikten sonra performans faktörleri ve analitik uygulanabilirliği araştırıldı. Ksantin tayini için geliştirilen XO/MWCNT/Co3O4/CH/GCE, XO/HRP/MWCNT/Co3O4/CH/GCE ve XO/Grafen/Co3O4/CH/GCE'ların doğrusal çalışma aralıkları sırasıyla 2,0×10-7-1,6×10-5; 2,0×10-5-3,6×10-4 ve 5,0×10-7-8,0×10-5 M; gözlenebilme sınırları 9,0×10-8;  2,0×10-6 ve 2,0×10-7 M; duyarlıkları 9,62; 3,14 ve 6,58 µA/mM olarak belirlendi. Bu elektrotlar ile balıkta ksantin tayininin yüksek bir geri kazanım ile yapılabileceği görüldü. Galaktoz için hazırlanan GaOx/MWCNT/Co3O4/CH/GCE ve GaOx/Grafen/Co3O4/CH/GCE'ların doğrusal çalışma aralığı sırasıyla 9,0×10-6-1,0×10-3 M ve 9,0×10-6-6,0×10-4 M; gözlenebilme sınırları 9,0×10-7 M ve 3,0×10-6 M; duyarlıkları 0,79 ve 0,43 µA/mM olarak bulundu ve elektrotlar serumda galaktoz tayinininde kullanıldı. Glutamat için geliştirilen GluOx/Co3O4/Grafen/CH/GCE'un doğrusal çalışma aralığı ise 4,0×10-6-6,0×10-4 M; gözlenebilme sınırı 2,0×10-6 M ve duyarlığı 0,73 µA/mM olup analitik uygulanabilirliği ile ilgili çalışmalar devam etmektedir.

Abstract:
In this study, five different optimal composition electrodes modified with Co3O4 nanoparticules and MWCNT or graphene were prepared. These electrodes are (i) MWCNT/CH/GCE, (ii) Co3O4/CH/GCE,   (iii) MWCNT/Co3O4/CH/GCE, (iv) Graphene/GCE and (v) Graphene/Co3O4/CH/GCE. Based on the results of voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy measurements, the most suitable electrodes were found to be MWCNT/Co3O4/CH/GCE and Graphene/Co3O4/CH/GCE. Amperometric enzyme electrodes for xanthine, galactose and glutamate determination prepared by the immobilization of xanthine oxidase, galactose oxidase and glutamate oxidase on the surface of these modified electrodes. In addition, the surface morphology of all electrodes were characterized by scanning electron spectroscopy. Amperometric determination of these species is based on the oxidation or reduction of the enzymatically produced hydrogen peroxide at a certain applied potential. Optimum working conditions, performance factors and analytical applicability of the proposed enzyme electrodes were investigated. Linear working range of the XO/MWCNT/Co3O4/CH/GCE, XO/HRP/MWCNT/Co3O4/CH/GCE and XO/Graphene/Co3O4/CH/GCE were found to be 2,0×10-7-1,6×10-5; 2,0×10-5-3,6×10-4 and 5,0×10-7-8,0×10-5 M with detection limits of ,9,0×10-8;  2,0×10-6 and 2,0×10-7 M respectively. Sensitivities of these electrodes were 9,62; 3,14 and 6,58 µA/mM respectively. High recoverires were found for the determination of xanthine in fish with these electrodes. Lineer working range of the electrodes GaOx/MWCNT/Co3O4/CH/GCE and GaOx/Graphene /Co3O4/CH/GCE prepared for galactose determination were found to be 9,0×10-6-1,0×10-3 M and 9,0×10-6-6,0×10-4 M, respectively. Detection limit and sensitivity of these electrodes were found as 9,0×10-7 M and 3,0×10-6 M and 0,79 and 0,43 µA/mM, respectively. These electrodes were used to measure the galactose concentration in blood. Linear working range, detection limit and sensitivity of the electrode developed for glutamate determination were 4,0×10-6-6,0×10-4 M, 2,0×10-6 M and 0,73 µA/mM, respectively and studies on the feasibility of the analytical application of this electrode have been continued.