Nötral ortamda glukoz oksidaz içeren homo ve kopolimer filmlerin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of glucose oxidase containing homo and copolymer films in neutral media
Yazar: RAĞİBE HÜLYA AKYÜREKOĞLU
Danışman: PROF. DR. GÜL ÖZYILMAZ
Mustafa Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Kimya = Chemistry

Özet:
Bu projede Pt elektrot üzerine pirol ve N-metilpirolün homo ve ko-polimerleri sentezlenerek Glukoz Oksidaz (GOD) içeren ince bir kitosan (Chi) film ile kaplanmış ve sonrasında, Chi film içerisinden enzimin kaçışını engellemek amacıyla Chi ve GOD bünyesinde bulunan –NH2 grupları arasında, glutaraldehit (GAL) ile çapraz bağlar oluşturulmuştur. Enzim elektrotların tasarımında polipirol (PPy), poli(N-metilpirol) (PNMP) ve poli(pirol-co-N-metilpirol) (P(Py-co-NMP)) kullanılarak 3 ayrı elektrot oluşturulmuştur. Biyosensör tasarımında monomer derişimi, tarama hızı, Chi derişimi, GOD derişimi ve GAL derişimi parametrelerinin etkisi klasik yöntemle araştırılmıştır. Elde edilen elektrotların etkinliği glukoz derişimine bağlı akım değerlerinin kronoamperometrik yöntemle belirlenmesiyle tayin edilmiştir. Elde edilen veriler ışığında en uygun monomer derişimi ve tarama hızı PPy için 25 mM ve 50 mV/s; PNMP için 50 mM ve 20 mV/s ve P(Py-co-NMP) için ise 50 mM (1:1 Py:NMP) ve 50 mV/s olarak belirlenmiştir. PPy, PNMP ve P(Py-co-NMP) için en uygun Chi derişimi sırasıyla % 0.25, 1,00 ve 0,50; GAL derişimi ise sırasıyla %0.05, 0.10 ve 0.025 olarak tespit edilmiştir. Tüm polimer türlerinde 4 mg/ml GOD ile hazırlanan elektrotlar en yüksek akım değerini göstermişlerdir. Elde edilen polimer filmlerin FTIR analizi, tasarlanan elektrotların yüzey fotoğrafları ve SEM görüntüleri elde edilmiştir. PPy, PNMP ve P(Py-co-NMP) ile oluşturulan elektrotların glukoz derişimine bağlı akım cevapları, Imax ve Km değerleri, tekrar kullanım kararlılıkları belirlenmiştir. Ayrıca, tasarlanan biyosensörler ZnO, TiO2, TiZnO3 nanopartiküller ile modifiye edilmiş ve elektron transferine en büyük katkıyı ZnO nanopartiküllerin sağladığı gözlenmiştir. ZnO nanopartikül ile modifiye edilen ve edilmeyen elektrotlar ile elma suyu, gazoz, bal ve üzüm suyunda glukoz tayini yapılmış, sonuçlar ticari glukoz kiti ile ölçülen sonuçlarla karşılaştırılmıştır.

Abstract:
In this study, Pt electrode was coated by homo or copolymer of pyrrole and N-methypyrrol films and layered by Glucose Oxidase(GOD) containing thin chitosan gel and after that, crosslinking with glutaraldehyde between –NH2 groups of chitosan and GOD was achieved to prevent enzyme leakage from chitosan film. Three different electrode types were constructed using polypyrrole, poly(N-methylpyrrole) and poly(pyrrole-co-N-methylpyrrole). The effect of monomer concentration, scan rate, Chi concentration, GOD concentration and GAL concentration on biosenssor construction was investigated by classical method. The efficiencies of obtained electrodes were determined by current value measurement depending on glucose concentration by chronoamperometric method. In sight of obtained data, optimal monomer concentration and scan rates were determined for PPy as 25 mM and 50 mV/s; for PNMP as 50 mM and 20 mV/s; and for P(Py-co-NMP) 50 mM (1:1 Py:NMP) and 50 mV/s, respectively. For PPy, PNMP and P(Py-co-NMP) electrodes, optimal Chi concentrations were determined as0.25, 1,00 and 0,50 %, respectively; whereas optimal GAL concentrations were determined as 0.05, 0.10 and 0.025 %, respectively. The electrodes which were prepared using 4 mg/ml GOD showed the highest current values for all electrode types. FTIR analysis of polimer films, photos and SEM images of electrodes surface were obtained. Current responses depending on glucose concentration, Imax and Km values, operational stability of electrodes obtained by PPy, PNMP ve P(Py-co-NMP) were determined. Also, electrodes were modified by using ZnO, TiO2, TiZnO3 nanoparticles and the highest contiribution was observed by the ZnO nanoparticle modified electrode. Glucose determination was carried out in apple juice, fizzy-drink, honey and grape juice by ZnO nanoparticle modified and unmodified electrodes and results were compared with those of obtained by commercial glucose kit.