Riboflavin ve piridoksin vitaminlerinin tayini i̇çin elektrokimyasal sensör geliştirilmesi
Development of electrochemical sensor for determination of vitamins riboflavin and pyridoxine
Yazar: MERVE YALÇİN AÇIKALIN
Danışman: DOÇ. DR. ÖZGE GÖRDÜK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Diferensiyel puls voltametrisi = Differential pulse voltammetry ; Dönüşümlü voltametri = Cyclic voltammetry ; Elektrokimyasal sensörler = Electrochemical sensors ; Gümüş nanopartiküller = Silver nanoparticles ; Kimyasal sensör = Chemical sensor ; Metal nanopartiküller = Metal nanoparticles

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında, riboflavin (B2 vitamini) ve piridoksin (B6 Vitamini) gibi insan sağlığı için önemli vitaminlerin elektrokimyasal tayinlerini gerçekleştirebilmek için çeşitli elektrokimyasal sensörler geliştirilmiştir. Geliştirilen sensörler; 3,4-etilen-dioksitiyofen (EDOT), gümüş nanopartikül, bakır nanopartikül, fosforik asit gibi malzemeler kullanılarak hazırlanmıştır. Bu tez çalışması iki aşamadan oluşmaktadır. Birinci aşamada; riboflavinin elektrokimyasal tayini için kolay, pratik ve seçici bir sensör geliştirilmiştir. Hazırlanan sensör gümüş nanopartikül/aşırı yükseltgenmiş poli(3,4-etilen-dioksitiyofen)/kalem grafit elektrot (AgNp/AY-PEDOT/KGE) olarak isimlendirilmiştir. Geliştirilen sensör riboflavine karşı duyarlı olarak ölçüm yapabilme özelliğine sahiptir.  Diferansiyel puls voltametri (DPV) yöntemi kullanılarak analitik ölçümler gerçekleştirilmiş, tespit sınırı (LOD) ve tayin sınırı (LOQ) değerleri sırasıyla 0,51 μM ve 1,7 μM olarak bulunmuştur. Çalışmanın ikinci aşamasında ise, piridoksin tayini için yapımı oldukça basit bir sensör geliştirilmiştir. Geliştirilen sensör aşırı yükseltgenmiş/bakır katkılı/kalem grafit elektrot (AY/Cu-katkılı/KGE) olarak isimlendirilmiştir. Hazırlanan sensör piridoksine karşı duyarlı olarak ölçüm yapabilme özelliğine sahiptir. Bu sensör ile diferansiyel puls tekniği kullanılarak elektrokimyasal ölçümler gerçekleştirilerek LOD ve LOQ değerleri sırasıyla 0,33 μM ve 1,11 μM olarak hesaplanmıştır. Hazırlanan sensörlerin karakterizasyon çalışmaları için dönüşümlü voltametri (CV), elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR) ve X-Ray fotoelektron spektroskopi (XPS) yöntemleri kullanılmıştır. Yüzey morfolojisi taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile incelenmiştir. Ayrıca her iki analit için gerçek gıdalarda ve farmakolojik numune örneklerinde bu vitaminler ile bir arada bulunabilcek türlerin olası girişim etkileri araştırılmıştır. Üretilen sensörlerin askorbik asit (AA), glikoz (G), ürik Asit (UA), dopamin (DA), laktik asit (LA)'e karşı dirençli olduğu ve mükemmel anti-girişim özelliği gösterdiği görülmüştür. Geliştirilen sensörlerin gerçek örneklere uygulanabilirliği incelenmiş ve iyi geri kazanım değerleri elde edilmiştir. Sonuç olarak, hazırlanan sensörlerin riboflavin ve piridoksin tayini uygulamalarında kullanılabilir olduğu görülmüştür. Elde edilen sonuçlar göstermektedir ki; geliştirilen modifiye elektrot temelli sensörlerin uygun bütçeli, basit yapımlı, hızlı analiz sürelerine ve süre tasarruflu hazırlanma prosedürlerine sahip olma, seçiciliğinin yüksek olması ve hassasiyetinin iyi olması gibi özelliklere sahiptir.

Abstract:
In this thesis, various electrochemical sensors have been developed for the electrochemical determination of important vitamins for human health such as riboflavin (vitamin B2) and pyridoxine (vitamin B6). The developed sensors were prepared using materials such as 3,4-ethylene-dioxythiophene (EDOT), silver nanoparticles, copper nanoparticles, and phosphoric acid. This thesis study consists of two stages. In the first stage, an easy, practical and selective sensor for electrochemical determination of riboflavin was developed. The prepared sensor was named as silver nanoparticle/over oxidized poly(3,4-ethylene-dioxythiophene)/pencil graphite electrode (AgNp/AY-PEDOT/KGE). The developed sensor has the ability to measure sensitively to riboflavin. The developed sensor is sensitive to measurements of riboflavin. Analytical measurements were performed using differential pulse voltammetry (DPV) method and the limit of detection (LOD) and limit of quantification (LOQ) values were 0.51 μM and 1.7 μM, respectively. In the second stage of the study, a very simple sensor for the determination of pyridoxine was developed. The developed sensor was named as over oxidized/copper-doped/pencil graphite electrode (OO/Cu-doped/PGE). The prepared sensor has the ability to measure sensitively to pyridoxine. Electrochemical measurements were performed with this sensor using differential pulse technique and LOD and LOQ values were calculated as 0.33 μM and 1.11 μM, respectively. The prepared sensors were characterization by cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Surface morphology was analyzed by scanning electron microscopy (SEM). The possible interference effects of species that may coexist with these vitamins in real food and pharmacological samples were also investigated for both analytes. The fabricated sensors were found to be resistant to ascorbic acid (AA), glucose (G), uric acid (UA), dopamine (DA), lactic acid (LA) and showed excellent anti-interference properties. The applicability of the developed sensors to real samples was investigated and good recovery values were obtained. As a result, the prepared sensors were found to be usable in riboflavin and pyridoxine determination applications. The results obtained show that the developed modified electrode-based sensors have the characteristics of being affordable, simple in construction, having fast analysis times and time-saving preparation procedures, high selectivity and good sensitivity.