Bazı ksantin türevlerinin modifiye kalem grafit elektrotta elektrokimyasal tayini ve DNA ile etkileşimleri
Simultaneous electrochemical determination of some xanthine derivatives at modified pencil grafitte electrode and their interactions with DNA
Yazar: ALPER FİTOZ
Danışman: PROF. DR. ZEHRA YAZAN
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Diferensiyel puls voltametrisi = Differential pulse voltammetry ; Dönüşümlü voltametri = Cyclic voltammetry ; Kare dalga voltametrisi = Square wave voltammetry ; Yüzey modifikasyonu = Surface modification

Özet:
Bu çalışmada ksantin ve iki N-metil türevi teofilin ve teobrominin eşzamanlı elektrokimyasal analizi için yeni bir elektrokimyasal platform üretilmiştir. Elektrokimyasal platformun yüzeyi taramalı elektron mikroskobu ve enerji-dağılımlı X-ışınları spektroskopisi teknikleri ile karakterize edilmiş, performansı ise dönüşümlü voltametri ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi teknikleri kullanılarak incelenmiştir. Ksantin ve iki N-metil türevinin bu platform yüzeyindeki elektrokimyasal davranışları dönüşümlü voltametri ve diferansiyel puls voltametrisi teknikleri ile incelenmiştir. NiO, çok duvarlı karbon nano-tüp ve doğal kil materyali ile geliştirilen yeni elektrokimyasal platform diferansiyel puls yöntemi ile birlikte ksantin, teofilin ve teobrominin eşzamanlı tayini için kullanılmıştır. Destek elektrolitin pH değişimi ile ksantin, teofilin ve teobrominin anodik pik akım ve potansiyellerindeki değişim incelenmiştir. Geliştirilen eşzamanlı analiz yöntemi seçicilik, üç farklı matriste yapılan gerçek numune çalışmaları ve girişim çalışmaları ile test edilmiştir. Ayrıca bu üç maddenin DNA etkileşimi geliştirilen elektrokimyasal platformda incelenmiştir. Her üç madde için de DNA ile etkileşimin termodinamik olarak istemli olduğu gösterilmiştir. Eşzamanlı analizde kullanılmayan kafein molekülü için elektrolit etkisi ile seçilen elektrolitin pH etkisi ve çıplak kalem grafit elektrot yüzeyindeki davranışı dönüşümlü voltametri, diferansiyel puls ve kare dalga voltametri teknikleri ile araştırılmıştır. Belirlenen optimum şartlar altında diferansiyel puls ve kare dalga voltametri teknikleri için birer analiz yöntemi geliştirilmiş ve geliştirilen yöntemler gerçek numune ve girişim çalışmaları ile test edilmiştir. Geliştirilen iki yöntem gerçek numune analizlerini etkili bir şekilde gerçekleştirmiştir. Ayrıca DNA etkileşimi söz konusu iki teknik ile incelenerek kafeinin DNA'ya bağlanmasının termodinamik olarak istemli olduğu da gösterilmiştir. DNA komplekslerinin çalışılan dört madde için de zayıf elektrostatik kuvvetler yardımı ile oluştuğu belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, a new electrochemical platform was produced for simultaneous electrochemical analysis of xanthine and its two N-methyl derivatives theophylline and theobromine. The surface of the electrochemical platform was characterized by scanning electron microscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy techniques, while its performance was examined using cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy techniques. The electrochemical behaviors of xanthine and two N-methyl derivatives on the surface of the electrochemical platform were investigated by cyclic voltammetry and differential pulse voltammetry techniques. The novel electrochemical platform developed with NiO, multi-walled carbon nanotube, and natural clay material was used for the simultaneous determination of xanthine, theophylline and theobromine together with the differential pulse method. The changes in the anodic peak currents and potentials of xanthine, theophylline, and theobromine with the pH change of the supporting electrolyte were examined. The developed simultaneous analysis method was questioned with selectivity, real sample studies, and interference studies on three different matrices. In addition, the DNA interaction of these three analytes was investigated on the developed electrochemical platform. For all three analytes, the interaction with DNA was determined to be thermodynamically spontaneous. The electrolyte effect and the pH effect of the selected electrolyte and its behavior on the bare pencil graphite electrode surface were investigated using cyclic voltammetry, differential pulse, and square wave voltammetry techniques for the caffeine molecule that was not used in the simultaneous analysis. An analysis method was developed for the differential pulse and the square wave voltammetry techniques under the determined optimum conditions, and the developed methods were tested with real sample and interference studies. The two developed methods effectively performed real sample analyzes. In addition, DNA interaction was examined with these two techniques, and it was revealed that the binding of caffeine to DNA is thermodynamically spontaneous also DNA interactions were accomplished with the help of weak electrostatic forces for all studied analytes.