Sütte antibiyotik tayini için iletken polimer temelli yeni bir elektrokimyasal sensör geliştirilmesi
Development of a new conductive polymer-based electrochemical sensor for the determination of antibiotics in milk
Yazar: DERYA KAHRAMAN
Danışman: PROF. DR. SONGÜL ŞEN GÜRSOY
Burdur Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada, β-laktam grubu bir antibiyotik olan amoksisilin (AMX)'in sütteki kalıntısının tayini için ilk defa polipirol ve türevleri ile hazırlanan nanokompozit temelli sensörler geliştirilmiştir. Bu sensörler polipirol (PPy), polipirol kompozitleri (PPy/Ni, PPy/Cd, PPy/Cu), polipirolün üç farklı türevi [(2-(1H-pirolil-1-yl) etanol, 4-(3-Pirolil) bütirik asit, 2-(1H-pirol-1) amin] ile kopolimerleri (PPy-PEtanol, PPy/PBüt, PPy/PAmin) ve bunların nanokompozitlerini içermektedir. Bu sensörlerden en iyi özelliklere sahip olanı polipirol/poli (4-(3-Pirolil) bütirik asit)/karbonnanotüp (PPy/Pbüt/CNT) nanokompoziti ile hazırlanan sensördür. Nanokompozit, GCE üzerinde, AMX moleküler baskılı (MIP) olarak sentezlenmiştir (PPy/PBüt/CNT-MIP). Referans elektrot olarak Ag/AgCl elektrot, çalışma elektrodu olarak glassy karbon elektrot (GCE) ve karşıt elektrot olarak platin tel olmak üzere üç elektrotlu elektrokimyasal sistem kullanılmıştır. Elektrokimyasal yöntem olarak döngüsel voltametri (CV) ve diferansiyel puls voltametrisi (DPV) kullanılmıştır. Elde edilen polimerlerin yapısal karakterizasyonu frourier transform infrared spektroskopisi (FTIR) ve morfolojik değerlendirilmesi taramalı elektron mikroskopisi (SEM) ile yapılmıştır. PPy/PBüt/CNT-MIP sensörünün AMX'e karşı cevap süresi 4-5 s'dir. Lineer çalışma aralığının tepe noktası 1,25 µM AMX olarak bulunmuştur. Lineer çalışma aralığı ise (4,8nM-1,25 µM) arasındadır. Hesaplanan tayin limiti 80 nM, hassasiyet ise 4800 µA µM-1 cm-2'dir. Geri kazanma değerleri, yağlı ve yağsız sütler için sırasıyla %90 ve %91 olarak belirlenmiştir. Bu değerler yüksek performanslı sıvı kromatografi (HPLC) ile elde edilen geri kazanma değerlerinden (sırasıyla, %74 ve %84) daha yüksektir. Ayrıca PPy/Pbüt/CNT-MIP sensörü ile sütte AMX tayini için numune hazırlık aşaması yoktur. Sensör, kararlılığını 59 güne kadar korumaktadır. Tekrarlanabilirlik için bağıl standart sapma % 3,54 olarak belirlenmiştir. PPy/Pbüt/CNT-MIP sensörü AMX tayini için hızlı, hassas ve ucuzdur.

Abstract:
In this study, nanocomposite-based sensors prepared with polypyrrole and its derivatives were developed for the first time for the determination of the residue of amoxicillin (AMX), a β-lactam group antibiotic, in milk. These sensors contain polypyrrole (PPy), polypyrrole composites (PPy/Ni, PPy/Cd, PPy/Cu), copolymers with three different derivatives of polypyrrole [(2-(1H-pyrrolyl-1-yl) ethanol, 4-(3-Pyrrolyl) butyric acid, 2-(1H-pyrrole-1) amine] (PPy-PEthanol, PPy/PBut, PPy/PAmine) and their nanocomposites. The sensor with the best properties is polypyrrole/poly (4-(3-pyrrolyl) butyric acid)/carbonnanotube (PPy/Pbut/CNT) nanocomposite. The nanocomposite was synthesized on GCE via AMX molecular imprinting (MIP) (PPy/PBut/CNT-MIP). A three-electrode electrochemical system was used: Ag/AgCl electrode as the reference electrode, glassy carbon electrode (GCE) as the working electrode, and platinum wire as the counter electrode. Cyclic voltammetry (CV) and differential pulse voltammetry (DPV) were used as electrochemical methods. Structural characterization of the obtained polymers was made by Frourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and morphological evaluation by scanning electron microscopy (SEM). The response time of the PPy/PBut/CNT-MIP sensor to AMX is 4-5 s. The maximum current value of the linear operating range was found to be 1.25 µM AMX. The linear operating range is between (4.8nM-1.25 µM). The calculated detection limit is 80 nM and the sensitivity is 4800 µA µM-1 cm-2. Recovery values were determined as 90% and 91% for fat and skim milk, respectively. These values are higher than the recovery values obtained by high-performance liquid chromatography (HPLC) (74% and 84%, respectively). Additionally, there is no sample preparation step for the determination of AMX in milk with the PPy/Pbut/CNT-MIP sensor. The sensor maintains its stability for up to 59 days. The relative standard deviation for repeatability was determined as 3.54%. The PPy/Pbut/CNT-MIP sensor is fast, sensitive and cheap for AMX determination.