Döndürerek kaplama film tekniği ile α-glikozidaz-SNO2:SB/ITO  biyoelektrotların hazırlanması ve biyosensör uygulamaları
Preparation of alpha-glucosidase-SNO2:SB/ITO  bio-electrodes via spin-coating film technique and its biosensor application
Yazar: ŞERİFE ASA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ BAHRİ GÜR
Iğdır Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Biyomühendislik ve Bilimleri Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Biyosensörler = Biosensors ; Diabetes mellitus = Diabetes mellitus ; Elektron mikroskobu = Electron microscope ; Enzim immobilizasyonu = Enzyme immobilization ; Katalitik aktivite = Catalytic activity ; Spin kaplama tekniği = Spin coating technique

Özet:
Farmasötik ve tıbbi uygulamalar alanında çeşitli biyoteknolojik uygulamalarda immobilize α-glikozidaz enziminin kullanılabilmesi amacıyla toksik olmayan antimon kaplı kalay oksit (SnO2:Sb/ITO) ince filmler hazırlanmıştır. Yüksek aktivite ve immobilizasyon verimi için pH değeri 7,0 olarak belirlenmiştir. Döndürerek kaplama (CV) film tekniği ile sadece substrat içeren (pNPG@Pluronic®F127@SnO2:Sb/ITO) elektrotları ve substrat@enzim içeren (pNPG@Pluronic®F127@α-Glikozidaz@SnO2:Sb/ITO) biyo-elektrotları hazırlanmıştır. Biyo-elektrotlarda immobilize enzimin katalitik aktivitesinin yüksek olduğu ve serbest enzime kıyasla korunduğu, UV-Görünür bölge spektroskopi çalışmaları ile gösterilmiştir. Serbest enzim başlangıç aktivitesini üçüncü günde tamamen kaybederken biyosensörde başlangıç aktivitesi +4°C'de 30 günlük depolama boyunca koruduğu ve 30. Gün sonunda %0 olduğu belirlenmiştir. Başarılı bir immobilizasyon gerçekleştirildiği Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR) ve taramalı elektron mikroskopu (SEM) çalışmaları ile gösterilmiştir. Biyo-elektrodun son derece hassas ve kararlı biyosensör davranışı, döngüsel voltametri (CV) çalışmaları ile gösterilmiştir. Hazırlanan biyosensörün LOD, LOQ ve hassasiyet, değerleri anodik pik akımı için sırasıyla 0,0281 μM, 0,0938 μM ve 63,12 μAμM-1cm-2 olarak hesaplanmıştır. Bu çalışma, SC film tekniği ile ucuz, kolay bir yolla gerçekleştirilen immobilizasyonun α -Glikozidaz enziminin kararlılığına ve geri dönüşümüne katkı sağladığını ve biyolojik sistemlerde kullanımının literatürde bahsedilen diğer film tekniklerinden daha üstün olduğunu ortaya koymuştur.  Bu ince filmlerin uygun immobilizasyon materyali olduğu ve antidiyabetik çalışmalar için yapı, aktivite ve özgüllük ilişkileri açısından çalışmalara da katkı sağlayacağı düşünülmektedir. 

Anahtar kelimeler: Diyabet, Katalitik aktivite, Enzim İmmobolizasyonu, Spin-Coating, Elektrokimyasal Biyosensör, SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu)

Abstract:
Non-toxic antimony coated tin oxide (SnO2:Sb/ITO) thin films were prepared in order to use the immobilized α-glucosidase enzyme in various biotechnological applications in the field of pharmaceutical and medical applications. The pH value was determined as 7.0 for high activity and immobilization efficiency. Electrodes containing only substrate (pNPG@Pluronic®F127@SnO2:Sb/ITO) and substrate@enzyme (pNPG@Pluronic®F127@α-Glycosidase@SnO2:Sb/ITO) with spin coating (CV) film technique has been prepared. It has been shown by UV-Visible region spectroscopy studies that the catalytic activity of the immobilized enzyme in bio-electrodes is high and protected compared to the free enzyme. While the free enzyme completely lost its initial activity on the third day, it was determined that the initial activity in the biosensor remained at +4°C during 30 days of storage and was 0% at the end of the 30th day. Successful immobilization has been demonstrated by Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and scanning electron microscope (SEM) studies. The highly sensitive and stable biosensor behavior of the bioelectrode has been demonstrated by cyclic voltammetry (CV) studies. The LOD, LOQ, and sensitivity values of the prepared biosensor were calculated as 0.0281 μM, 0.0938 μM and 63.12 μAμM-1cm-2 for the anodic peak current, respectively. This study revealed that the immobilization performed with the SC film technique in an inexpensive and easy way contributes to the stability and recycling of the α-Glycosidase enzyme and its use in biological systems is superior to other film techniques mentioned in the literature. It is thought that these thin films are suitable immobilization materials and will contribute to the studies in terms of structure, activity and specificity relations for antidiabetic studies.

Keywords: Diabetes, Catalytic activity, Enzyme Immobilization, Spin-Coating, Electrochemical biosensor, SEM (Scanning Electron Microscope)