Bisfenol-A tayini için yeni bir non-enzimatik biyosensör sistemi geliştirilmesi
Development of a new non-enzymatıc bıosensor system for the determınatıon of bısphenol-A
Yazar: ASUDE ŞENOLSUN
Danışman: PROF. DR. EROL AKYILMAZ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyokimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyokimya = Biochemistry
Dizin: Bisfenol = Bisphenol ; Bisfenol A = Bisphenol A ; Biyosensörler = Biosensors ; Enzimatik yöntemler = Enzymatic methods

Özet:
Bu tez çalışmasının amacı, Bisfenol-A'nın miyoglobindeki Hem grubu üzerine inhibisyon etkisine dayanarak miyoglobin temelli MWCNT içeren yeni bir karbon pasta biyosensörü geliştirmektir. 

Karbon pasta elektrot grafit, mineral yağı ve önceden karboksillenen MWCNT ile hazırlandı. MWCNT, hem miyoglobini immobilize etmek hem de elektrot iletkenliğinin arttırılması amacıyla kullanıldı. 

Miyoglobinin immobilizasyonundan sonra glutaraldehitle çapraz bağlama yapıldı. Bu şekilde hazırlanan CPE/MWCNT/Mb/GA modifiye miyoglobin temelli biyosensörle çalışma koşullarının optimizasyonu amacıyla pH, sıcaklık, tampon türü ve konsantrasyonuna ilişkin optimizasyon çalışmaları yapıldı. Ayrıca miyoglobin ve MWCNT miktarı optimizasyonu yapılarak biyoaktif tabaka bileşenleri ile ilgili parametreler belirlenmiştir. 

Biyosensörün karakterizasyonuna yönelik çalışmalarda ise DV karakterizasyonu, tarama hızı, doğrusal tayin aralığı, tekrarlanabilirlik, susbstrat spesifikliği, ve örnek uygulaması olarak damacana suda BPA tayini ile ilgili sonuçlar elde edilmiştir. Tasarlanan biyosensör ile diferansiyel puls voltametirisi (DPV) metodu kullanılarak (-0,15) V & (0,65) V potansiyel aralıkta ve K4[Fe(CN)6] içeren ortamda ölçümler alınmıştır. H2O2 konsatrasyonu sabit tutulurken BPA konsantrasyonu arttırılarak ölçümler yapılmıştır. 

BPA'nın inhibisyon etkisi sayesinde azalan yükseltgenme piklerindeki değişikliklerle akım farklanmasına dair sonuçlar elde edilmiştir. Deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlar incelendiğinde en iyi çalışma ortamı koşullarının 25 ºC'de 50 mM, pH 7,0 potasyum fosfat tamponu olduğu belirlenmiştir. 

BPA için doğrusal tayin aralığı ve lineer aralık 100- 1000 μM olarak belirlendi. Cevap süresi 16 sn olarak hesaplandı. Tayin limiti 89 μM olarak belirlendi. Tekrarlanabilirlik çalışmaları sonrası 500 µM BPA için yapılan 10 ölçüm ile ortalama değer (x̄)= 511,952 μM, standart sapma (S.S.)= ± 2,76 μM ve % varyasyon katsayısı (%V.K.)= % 0,54 olarak bulunmuştur. 

Son olarak 6 ay boyunca bekletilmiş damacana suda BPA tayini için hazırlanan miyoglobin temelli elektrotla ölçüm yapılmıştır.

Abstract:
The aim of this thesis study is to develop a new carbon paste biosensor containing myoglobin-based MWCNT based on the inhibition effect of Bisphenol-A on the Hem group in myoglobin. 

The carbon paste electrode was prepared with graphite, mineral oil and pre-carboxylated MWCNT. MWCNT was used both to immobilize myoglobin and to increase electrode conductivity. 

After immobilization of myoglobin, crosslinking was done with glutaraldehyde. Optimization studies on pH, temperature, buffer type and concentration were carried out in order to optimize the working conditions with the CPE/MWCNT/Mb/GA modified myoglobin-based biosensor prepared in this way. In addition, parameters related to bioactive layer components were determined by optimizing the amount of myoglobin and MWCNT. 

In studies for the characterization of the biosensor, results were obtained regarding DV characterization, scanning speed, linear detection range, reproducibility, substrate specificity, and BPA determination in carboy water as sample application. With the designed biosensor, measurements were taken in the potential range of (-0.15) V & (0.65) V using the differential pulse voltammetry (DPV) method and in the medium containing K4[Fe(CN)6]. While keeping the H2O2 concentration constant, the measurements were made by increasing the BPA concentration.

Results on current differentiation with decreasing oxidation peaks due to the inhibition effect of BPA were obtained. When the results obtained from the experimental studies were examined, it was determined that the best working environment conditions were 50 mM, pH 7,0 potassium phosphate buffer at 25 ºC. 

The linear detection range and linear range for BPA were determined as 100- 1000 µM. Response time was calculated as 16 seconds. The limit of detection was set at 89 μM. After repeatability studies, the mean value (x̄)= 511.952 μM, standard deviation (S.S.)= ± 2.76 μM and % coefficient of variation (%V.K.)= 0.54% with 10 measurements made for 500 μM BPA.

Finally, the measurement was made with the myoglobin-based electrode prepared for the determination of BPA in carboy water that was kept for 6 months.