Nitrat ve nitrit tayinlerinde alternatif bir yöntem: Sistein-altın nanopartikül modifiye karbon pasta elektrot temelli mikrobiyal biyosensör  sistemi
An alternative method for the determination of nitrate and nitrite :  A microbial biosensor system based on cysteine-gold nanoparticle modified carbon paste electrode
Yazar: ÇAĞLA KARAKURT
Danışman: PROF. DR. EROL AKYILMAZ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı / Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyokimya = Biochemistry

Özet:
Bu tez kapsamında, nitrat ve nitrit tayini için yeni ve orijinal bir alternatif yaklaşım olarak AuNP/3-MPA/S.cerevisiae modifiye karbon pasta elektrot temelli yeni bir mikrobiyal biyosensör sistemi geliştirilmiştir. Biyosensör tasarımında öncelikle sistein modifiye karbon pasta elektrot hazırlanmıştır. Elektrotun yüzeyine sırasıyla altın nanopartikül ve 3-MPA damlatılmıştır. Elde edilen yüzey daha sonra S.cerevisiae çözeltisine daldırılmıştır.
         Tasarlanan mikrobiyal biyosensör sistemi ile öncelikle nitrit için ölçümler gerçekleştirildi. Fakat tekrarlanabilir düzeyde standart grafikler elde edilemedi. Bu nedenle diğer hedef molekül olan nitrat tayinine yönelik ölçümler gerçekleştirildi. Nitrat ölçümleri, (+0,2)V &( +0,9 )V arasında diferansiyel puls voltametrisi yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Ölçüm ortamında bulunan K4[Fe(CN)6] 'ün belirlenen potansiyel aralığındaki yükseltgenme piklerinde meydana gelen değişimler ile nitrat konsantrasyonu arasındaki doğrusal ilişkiden yararlanılarak ölçümler gerçekleştirilmiştir.
         Tasarlanan mikrobiyal temelli biyosensörlerin çalışma koşullarının optimizasyonuna yönelik olarak sıcaklık, pH,  ve farklı tamponlarda çalışmalar yapılmıştır. Tasarlanan mikrobiyal temelli biyosensörlerin karakterizasyonuna yönelik olarak yapılan çalışmalarda ise doğrusal tayin aralığının belirlenmesi, tekrarlanabilirlik, tekrar üretilebilirlik, substrat spesifikliği, girişimci etkisi, depo kararlılığı ve içme sularında nitrat tayini gibi parametreler belirlenmiştir.
         Deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçlar incelendiğinde, uygulanan immobilizasyon yöntemi ile geliştirilen mikrobiyal temelli biyosensör için en iyi çalışma koşullarının 50 mM, pH: 7,0 potasyum fosfat tamponu ve 30ºC olduğu belirlenmiştir. Tasarlanan mikrobiyal temelli biyosensörler ile nitrat için yapılan doğrusal tayin aralığı 100 µM - 750 µM arasında bulunmuştur. Tasarlanan mikrobiyal biyosensör için yapılan tekrarlanabilirlik çalışmalarında 400 µM nitrat konsantrasyonunda (n=10) ortalama değer ( ) =398,03 µM, standart sapma (S.S) = ± 1,33 µM ve % varyasyon katsayısı (% V.K) =%0,3 olarak bulunmuştur. Bunların dışında mikrobiyal temelli biyosensör ile içme su örneklerinde nitrat analizi de yapılmıştır.

Abstract:
In this thesis, a new microbial biosensor system based on AuNP / 3-MPA / S.cerevisiae modified carbon paste electrode was developed as a new and original alternative approach for the determination of nitrate and nitrite. In biosensor design, cysteine modified carbon paste electrode was prepared. Gold nanoparticle and 3-MPA were dropped onto the surface of the electrode, respectively. The resulting surface was then immersed in S.cerevisiae solution.
The microbial biosensor system was designed for measurements of nitrite. However, repeatable standart graphics could not be obtained. Therefore, measurements for the determination of the other target molecule nitrate were performed. Nitrate measurements were carried out by differential pulse voltammetry method between (+0.2)V &( 0.9)V. The measurements were carried out using the linear relationship between the changes in oxidation peaks in the determined potential range of K4[Fe(CN)6] and nitrate concentration.
In order to optimize the working conditions of the designed microbial biosensors, studies were carried out on temperature, pH and different buffers. In the studies carried out for characterization of microbial based biosensors, parameters such as determination of linear determination range, reproducibility, repeatability, substrate specificity,interference effect,  stability and determination of nitrate in drinking water were determined.
    When the results obtained from the experimental studies were examined, the best working conditions were 50 mM, pH: 7.0 potassium phosphate buffer and 30ºC for the microbial based biosensor developed by the immobilization method. The linear determination range for microbial based biosensors and nitrate was found to be 100 µM.-750 µM. In the repeatability tests for the microbial based biosensor,the average value (n=10) for 400 µM nitrate concentration was found to be (x̄) = 398.03 µM, standard deviation (SD) = ± 1.33 µM and coefficient of variation % (C.L) = 0.3%. In addition, nitrate analysis was performed with microbial based biosensors in drinking  sample water.