Bazı antineoplastik ilaçların miktar tayinine yönelik iki boyutlu nanomateryal temelli elektrokimyasal sensörlerin tasarımı
Design of electrochemical sensors based on two dimensional nanomaterial for the determination of some antineoplastic drugs
Yazar: ENGİN ER
Danışman: PROF. DR. NEVİN ERK
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Analitik Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology ; Kimya = Chemistry
Dizin: Adsorptif sıyırma voltametrisi = Adsorptive stripping voltammetry ; Antineoplastik ajanlar = Antineoplastic agents ; Elektroanalitik yöntemler = Electroanalytical methods ; Karbon temelli materyaller = Carbon based materials ; Kimyasal sensör = Chemical sensor ; Metal nanopartiküller = Metal nanoparticles ; Miktar tayini = Determination ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Tabakalı yarı iletkenler = Layered semiconductors ; Yüzey modifikasyonu = Surface modification

Özet:
Tez çalışmasında, akciğer kanserinin tedavisinde kullanılan iki farklı antineoplastik ilaç etken maddesinin biyolojik sıvılardan analizine yönelik iki boyutlu (2B) nanomateryal temelli elektrokimyasal nanosensörler geliştirilmiştir. Sensör materyalleri olarak kullanılan molibden disülfür (MoS2) ve grafen, metal interkalasyon yöntemiyle hazırlanmıştır. Sentezlenen 2B nanomateryaller, çeşitli spektroskopik ve mikroskobik yöntemlerle karakterize edilmiştir. Metalik faza sahip MoS2 (1T-MoS2) ve grafen (MI-GR)'in yüzeyleri homojen altın nanoçubuklarla (AuNRDs) modifiye edilmiş ve perde baskılı elektrotlar üzerine kaplanarak tez projesi kapsamında kullanılacak elektrokimyasal sensörler (AuNRDs/1T-MoS2/SPE ve AuNRDs/MI-GR/SPE) tasarlanmıştır. Doksorubisin'in elektrokimyasal davranışı AuNRDs/1T-MoS2/SPE üzerinde dönüşümlü voltametri (DV) ve diferansiyel puls voltametrisi (DPV) ile gerçekleştirilmiştir. AuNRDs/1T-MoS2/SPE, doksorubisin'in oksidasyonuna karşı yüksek elektrokatalitik aktivite göstermiş olup, 0.01 – 9.50 µM doğrusal çalışma aralığı ve 2.50 nM teşhis sınırına sahiptir.
Topotekan'ın elektrokimyasal davranışı, AuNRDs/MI-GR/SPE üzerinde DV ve DPV ile incelenmiş ve topotekan'ın yükseltgenmesine karşı yüksek elektrokatalitik aktivite elde edilmiştir. Tarafımızca geliştirilen AuNRDs/MI-GR/SPE, 0.1 – 16.0 µM doğrusal çalışma aralığı ve 22.0 nM teşhis sınırına sahiptir.
Geliştirdiğimiz elektrokimyasal sensörlerin uygulanabilirliği, etken maddeler içeren kan serumundan uygulamalar yapılarak gösterilmiştir. Elde edilen sonuçlar, geliştirdiğimiz elektrokimyasal sensörlerin önerilen antineoplastik ilaç etken maddelerin biyolojik sıvılardaki tayinlerinde kullanılabilecek alternatif yöntemler olduğunu ispatlamaktadır.

Abstract:
In thesis study, we developed the electrochemical nanosensors based on two dimensional (2D) nanomaterial for the determination of two different antineoplastic drugs, which are used in the treatment of lung cancer, in biological fluids. Molybdenum disulfide (MoS2) and graphene, which are used as the sensor materials, were effectively synthesized by metal intercalation route. The prepared 2D nanomaterials were characterized by various spectroscopic and microscopic techniques. The surfaces of MoS2 with a metallic phase (1T-MoS2) and graphene (MI-GR) were firstly modified with homogenously prepared gold nanorods (AuNRDs) and then coated onto screen printed electrodes to prepare the desired electrochemical sensors (AuNRDs/1T-MoS2/SPE and AuNRDs/MI-GR/SPE) used in the scope of thesis. The electrochemical behavior of doxorubicin on AuNRDs/1T-MoS2/SPE was investigated by cyclic voltammetry (DV) and differential pulse voltammetry (DPV). AuNRDs/1T-MoS2/SPE demonstrated a high electrocatalytic activity towards the oxidation of doxorubicin with a large linear working range in the concenration of 0.01 – 9.50 µM and a low detection limit of 2.50 nM.
The electrochemical behavior of topotecan was investigated by DV and DPV on AuNRDs/MI-GR/SPE, and it showed a high electrocatalytic activity towards the oxidation of topotecan. The developed AuNRDs/MI-GR/SPE has a linear working range in the concenration of 0.1 – 16.0 µM with a low detection limit of 22.0 nM.
The applicability of the developed electrochemical sensors has been demonstrated by analyzing of drug molecules in human blood serum. The results prove that the developed electrochemical sensors could be utilized as the alternative analytical methods in the determination of the proposed antineoplastic drugs in biological fluids.