Levotiroksin tayini için moleküler baskılanmış polimer temelli elektroanalitik sensör tasarımı
Electroanalytical sensor design based on molecular imprinted polymer for levothyroxine detection
Yazar: EMRAH YAYAN
Danışman: DOÇ. DR. EBRU KUYUMCU SAVAN
İnönü Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Analitik Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Diferensiyel puls voltametrisi = Differential pulse voltammetry ; Dönüşümlü voltametri = Cyclic voltammetry ; Elektrokimya = Electrochemistry ; Elektrokimyasal ölçümler = Electrochemical measurements ; Kare dalga voltametrisi = Square wave voltammetry ; Kimyasal sensör = Chemical sensor

Özet:
Amaç: 
Bu çalışmanın öncelikli hedefi, ilaç molekülü olarak seçilen Hashimoto tiroiditi ve hipotiroid rahatsızlıklarına endike bir molekül olan Levotiroksin tayini için moleküler baskılanmış polimer temelli elektroanalitik sensör tasarımının geliştirilmesidir. Elektrokimyasal prensibe dayanan sensörün temeli, elektrot yüzeyinde gerçekleşen bir yükseltgenme/indirgenme reaksiyonlarından dolayı oluşan akımın ölçülmesine ve neticede elektrokimyasal hücrede bir potansiyelin uygulanmasına dayanmaktadır.
Materyal ve Metot: 
Bu çalışmada Levotiroksine özgü sensör tasarımı,  elektrot yüzeyinde hedef molekülün seçiciliğinin arttırılması ve girişim etkisinin önlenmesi için moleküler baskılama (MIP) yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. 3-tiyofenmethanol ve 3-metil tiyofen monomerleri Levotiroksin varlığında camsı karbon elektrotun (GCE) yüzeyinde elektropolimerize edilmiştir. Tasarlanan elektrotun yüzeyinde hedef moleküle uyacak şekilde boşluklar, Levotiroksin moleküllerin uzaklaştırılması ile oluşturulmuştur. Bu sayede sensörlerin yüzeyinde Levotiroksine seçici yapılar oluşturulmuştur. Ayrıca, çok duvarlı karbon nanotüp, tetrahidrofuran, trietoksi vinil silan ve metakrilik asitin kimyasal polimerizasyonu sonucu elde edilen polimer GCE yüzeyine damlatılarak Levotiroksin tayininde ikinci sensör tasarımı gerçekleştirilmiştir.
Bulgular: 
MIP temelli modifiye sensör, 0.0010-0.0057 mM doğrusal aralık için tayin sınırı 1.65 nM ve duyarlılığı 0.023 olarak hesaplanmıştır. Kimyasal polimer temelli modifiye sensörün 0.002-0.044 mM doğrusal aralık için duyarlılığı 0.408 ve tayin sınırı 2.7 nM olarak hesaplanmıştır.  
Sonuç:
Tasarlanan yeni sensörlerin ve voltametrik tayin yönteminin kesinlik ve doğruluğunu ispatlamak için analitik validasyon işlemleri başarılı bir şekilde tamamlanmıştır.  Optimum koşullar altında, modifiye sensörler, yüksek hassasiyet ve doğrulukla birlikte yüksek duyarlılık, tekrarlanabilirlik, mükemmel stabilite ve seçicilik sergilemiştir.

Abstract:
Aim: 
The main aim of this study is to construct a molecularly imprinted polymer-based electroanalytical sensor which was chosen as a medication molecule, and Levothyroxine, a molecule used to treat hypothyroidism and Hashimoto's thyroiditis. The electrochemical concept of the sensor is based on the measurement of current owing to oxidation/reduction reactions occurring on the electrode surface and the application of a voltage in the electrochemical cell as a result.
Material and Method: 
In order to maximize the selectivity of the target molecule on the electrode surface and reduce interference, a Levothyroxine-specific sensor design is combined with a molecular imprinting approach in this study. 3-thiophenemethanol and 3-methylthiophene monomers were electropolymerized on the surface of the glassy carbon electrode (GCE) in the presence of Levothyroxine. By eliminating the template molecules, gaps are produced on the surface of the intended electrode to fit the target molecule. As a result, the surface of the sensors develops Levothyroxine-selective structures. In addition, the second sensor design for the determination of Levothyroxine was carried out by dropping the polymer obtained as a result of the chemical polymerization of multi-walled carbon nanotube, tetrahydrofuran, triethoxy vinyl silane, and methacrylic acid onto the GCE surface.
Results: 
The MIP-based modified sensor has a detection limit of 1.65 nM and a sensitivity of 0.023 for a linear range of 0.0010-0.0057 mM. The sensitivity of the chemical polymer-based modified sensor was calculated as 0.408 and the detection limit as 2.7 nM for the linear range of 0.002-0.044 mM.
Conclusion: 
Analytical validation processes have been completed to prove the precision and accuracy of the designed new sensors and voltammetric determination method. Under optimum conditions, the modified sensors exhibited high sensitivity, repeatability, excellent stability, and selectivity along with high sensitivity and accuracy.