Organik-inorganik yapıları temel alan fonksiyonel immobilizasyon materyalleri: Elektrokimyasal biyosensör geliştirilmesine yönelik uygulamalar
Functional immobilization materials based on organic-inorganic structures: Applications for development of electrochemical biosensors
Yazar: YAHYA YASİN YILMAZ
Danışman: PROF. DR. DİLEK ODACI DEMİRKOL
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı / Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Bu tezde fonksiyonel immobilizasyon materyallerinin elektrokimyasal biyosensör uygulamalarında kullanımı ve bu biyosensörlerin organik-inorganik materyalleri temel alarak oluşturulabilirliği incelenmiştir. Organik moleküllerin fonksiyonel özellikleri ile kil gibi inorganik moleküllerin mukavemet özelliklerini bir araya getiren interkalasyonlar, önemli fonksiyonlara sahip yeni immobilizasyon matrislerinin hazırlanmasında kullanılmıştır. Bu çalışmada, ilk bölüm olarak 4-aminotiofenol ile modifiye edilmiş montmorillonit (4ATP-Mt) hazırlanmış ve camsı karbon (GC) elektrodu üzerindeki piranoz oksidaz (PyOx) enzimi için bir immobilizasyon matriksi olarak kullanılmıştır. İkinci bölümde ise altın elektrotlar 4ATP-Mt ile elektropolimerizasyon yöntemi ile kaplanmıştır ve  PyOx biyosensörü oluşturulmuştur. İlk olarak Mt'ın 4ATP interkalasyonu gerçekleştirilmiş ve interkalasyonun başarısı Fourier-Transform Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR), X-ışını Difraktometre (XRD) ve Termogravimetrik Analiz (TGA) teknikleri kullanılarak kanıtlanmıştır. 4ATP-Mt/PyOx biyosensörlerinin hazırlanması sırasında elektrot yüzeylerinin kaplanma aşamalarını göstermek için dönüşümlü voltametri (CV), diferansiyel puls voltametrisi (DPV) ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) teknikleri uygulanmış ve yüzey morfolojisi taramalı elektron mikroskopisi (SEM) ile görüntülenmiştir. Çalışma koşullarının optimizasyonundan sonra, glukoz tespiti için analitik performans parametreleri belirlenmiştir. Ek olarak, 4ATP-Mt/PyOx, yapay vücut sıvıları ve içeceklerindeki glukoz analizi için test edilmiştir.

Abstract:
In this study, the use of functional immobilization materials in electrochemical biosensor applications ve the feasibility of biosensors with materials based on organic-inorganic structures are investigated. Combining the functional properties of organic molecules with the strength properties of inorganic molecules such as clay with intercalations are used in the preparation of new immobilization matrices with important functions. In this study, 4-aminothiophenol modified montmorillonite (4ATP-Mt) was prepared as a first part ve used as an immobilization layer for the pyranose oxidase (PyOx) enzyme on the glassy carbon (GC) electrode. In the second part, a 4ATP-Mt based PyOx biosensor was formed by the attachment of 4ATP-Mt using electropolymerization technique on the gold electrode. Firstly, 4ATP intercalation of Mt was performed ve the success of intercalation was proved by Fourier-Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-ray Diffractometer (XRD) ve Thermogravimetric Analysis (TGA) techniques. Surface morphology of 4ATP-Mt/PyOx was visualized using scanning electron microscopy (SEM) ve differential pulse voltammetry (DPV), alternating voltammetry (CV) ve electrochemical impedance spectroscopy (EIS) methods to demonstrate the surface caverage stages. After determination of optimum working conditions of the biosensor, analytical performance was identified for glucose detection. In addition, the manufactured 4ATP-Mt/PyOx was tested for glucose analysis in artificial body fluids ve beverages.