Mikrobiyal biyosensörler ile sulu ortamlardaki ağır metallerin tespiti
Determination of heavy metals in aqueous solutions via microbial biosensors
Yazar: CİHAN BOSTANCI
Danışman: PROF. DR. GÖNÜL DÖNMEZ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Ağır metaller = Heavy metals ; Biyosensörler = Biosensors ; Elektrokimyasal sensörler = Electrochemical sensors ; Su mikrobiyolojisi = Water microbiology

Özet:
Biyosensörler, su kalitesi ve ağır metal tespiti için HPLC ve spektroskopik yöntemler gibi geleneksel analitik tekniklere güçlü alternatiflerdir. Ağır metallerle kirlenmiş sular, mikrobiyal biyosensörler tarafından verimli bir şekilde izlenebilir. Bu amaçla yeni izole edilen Stenotrophomonas maltophilia ve Pseudomonas marincola. su kalitesinin izlenmesi için oldukça hassas, düşük maliyetli bir mikrobiyal biyosensör geliştirmek için kullanılmıştır. Çalışmanın amacı, sulu çözeltilerdeki ağır metalleri belirlemek ve çalışma koşullarını optimize etmek için yeni, oldukça hassas, düşük maliyetli mikrobiyal biyosensörlerin geliştirilmesidir.
Çalışma, Stenotrophomonas maltophilia sensörünün 1x10−8 M ile 6x10−8 M (0.01-0.06 µM) arasında bir lineer aralıkta bulunduğunu ve en düşük tespit limitinin 10−9 M (0.001 µM) olduğunu gösteriyor. Pseudomonas marincola. sensör 1x10−8 M ile 8x10−8 M (0.01-0.08 µM)arasında lineer bir aralıkta, en düşük saptama sınırı 10−9 M (0.001 µM) ile bulundu. Optimum ön konsantrasyon süresi ve tarama hızı her iki sensör için 10 dakika ve 10 mV/s olarak ölçüldü. , sırasıyla. Sonuçlar yeni izole edilen Stenotrophomonas maltophilia ve Pseudomonas marincola'nın sulu çözeltilerdeki eser miktardaki Pb+2 miktarını belirlemede önemli bir potansiyele sahip olduğunu desteklemektedir.
Tasarlanan düşük maliyetli biyosensör, Elektrokimyasal yanıt için herhangi bir aracı veya Screen Printed Elektrot (SPE) yüzeyine tutturulmak için fiksatör gerektirmez. Canlı hücreler, laminar flow koşullarında fazla çaba harcamadan yüzeye sabitlenebilir. Tasarlanan biyosensör, ilk adımdan son aşamaya kadar 30 dakikadan daha kısa sürede hazırlanabilmekte ve Pb'yi tespit edebilmektedir.

Abstract:
Biosensors are strong alternatives to conventional analytical techniques such as HPLC and spectroscopic methods for water quality and heavy metal detection. Heavy metal contaminated waters can monitor by microbial biosensors efficiently. For this purpose, newly isolated Stenotrophomonas maltophilia and Pseudomonas marincola. are used to develop a highly sensitive low-cost microbial biosensor for water quality monitoring. The objective of the study is the invention of new, highly sensitive low-cost microbial biosensors to determine heavy metals in aqueous solutions and optimise the working conditions.
The study shows that the Stenotrophomonas maltophilia sensor was found in a linear range between 1x10−8 M and 6x10−8 M (0.01-0.06 µM), with the lowest detection limit 10−9 M (0.001 µM). The Pseudomonas marincola. sensor was found in a linear range between 1x10−8 M and 8x10−8 M (0.01-0.08 µM), with the lowest detection limit 10−9 M (0.001 µM). The optimum pre-concentration time and scan rate were measured for both sensors as 10 minutes and 10 mV/s, respectively. The results support that the new isolated Stenotrophomonas maltophilia and Pseudomonas marincola. have significant potential to determine the trace amount of Pb+2 in aqueous solutions.
The designed low-cost biosensor does not require any mediator for electrochemical response or fixator to embed on the Screen Printed Electrode (SPE) surface. Living cells can fix on the surface under laminar flow conditions without extra effort. The designed biosensor can be prepared and detect Pb in under 30 min from the initial step to the final stage.