Ferrosen türevini temel alan elektrokimyasal biyosensör sisteminin hazırlanması ve uygulanması
Fabrication of an electrochemical biosensor system based on a ferrocene derivative and its applications
Yazar: ÖVGÜ YILMAZ
Danışman: DOÇ. DR. ALİ KILINÇ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyokimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Biyokimya = Biochemistry
Dizin: Biyosensörler = Biosensors ; Elektrokimyasal özellikler = Electrochemical properties ; Ferrosen = Ferrocence ; Yüzey modifikasyonu = Surface modification

Özet:
Kitosan-ferrosen (CHIT-Fc) hibriti kovalent bağlanmayla sentezlenmiş ve immobilize edilmiş hibritin elektrokimyasal özellikleri döngüsel voltametri kullanılarak belirlenmiştir. Hibrit film için E°' = +0,35 V'ta (Ag/AgCl'ye göre) tersinir redoks piki tespit edilmiştir. CHIT matrisinde bulunan Fc molekülleri elektrokimyasal aktivitesini sürdürebilmiş ve matristen akmamıştır. Sentezlenen redoks aktif film daha sonra glukoz oksidazın (GOx) ve Gluconobacter oxydans hücrelerinin immobilizasyonu için destek materyal olarak kullanılmıştır. GOx ve G. oxydans hücreleri glutaraldehit vasıtasıyla camımsı karbon elektot (GCE) yüzeyinde bulunan CHIT-Fc'ye immobilize edilmiştir. GOx ve G. oxydans biyosensörünün hazırlanma ve çalışma koşulları optimize edildikten sonra akışa enjeksiyonlu analiz (FIA) sistemi ile glukoz için analitik karakterizasyonları yapılmıştır. Optimum koşullarda hazırlanan biyosensörler geniş lineer aralığa sahiptir. Enzim biyosensörünün lineer aralığı 2,0-16,0 mM, mikrobiyal biyosensörün ise 1,5-25 mM'dır. Ayrıca FIA sisteminde ölçülen iki biyosensörün de cevap süreleri göreceli olarak kısadır. Biyosensörler iyi tekrarlanabilirliğe ve kararlılığa sahiptir. CHIT-Fc'nin enzim ve yaşayan hücreler için biyouyumlu bir mikro çevre ve elektron transferi için iletken bir yol sağladığı belirlenmiştir.Bunların dışında, GOx ve G. oxydans biyosensörünün FIA sistemi ile birleştirilmesinin otomasyona uygunluk ve düşük maliyetle yüksek işlem hacmi gibi avantajları vardır. CHIT-Fc redoks hibriti daha etkin biyosensör sistemlerinin tasarlanması amacıyla başka enzimler ve biyomoleküller için immobilizasyon matrisi olarak kullanılabilir.

Abstract:
Chitosan-ferrocene (CHIT-Fc) hybrid was synthesized through covalent modification and its electrochemical properties in immobilized form were studied by using cyclic voltammetry. The hybrid film exhibited a reversible redox peak at E°' = +0.35 V vs. Ag/AgCl. The Fc in CHIT matrix retained its electrocatalytic activity and did not diffuse from the matrix. This redox-active hybrid was further employed as a support for the immobilization of glucose oxidase (GOx) and whole cells of Gluconobacter oxydans using glutaraldehyde on a glassy carbon electrode (GCE). The experimental conditions were optimized and the analytical characteristics of enzyme and microbial biosensors were evaluated using glucose substrate via flow injection analysis (FIA) system. Under optimized conditions, the current responses of both enzyme and microbial biosensors exhibited wide linear ranges for glucose from 2.0 to 16.0 mM and from 1.5 to 25.0 mM, respectively. Moreover, both biosensors have the advantages of relatively fast response times, good reproducibility and stability in FI mode. It was demonstrated that CHIT-Fc provides a biocompatible microenvironment for enzyme and whole cells and conductive pathway of electron transfer.Additionally, integration of the enzyme and microbial biosensors into FIA system has several advantages including capability of automation and high throughput at low cost. This redox hybrid can be utilized as an immobilizing matrix for other enzymes and biomolecules in the biosensors systems.