Bütünüyle katı-hal mikro enzim sensörler ve uygulamaları
All solid-state micro enzyme sensors and applications
Yazar: OSMAN ÇUBUK
Danışman: DOÇ.DR. NİHAT TINKILIÇ
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Glukoz oksidaz, üreaz veya kreatininazın bütünüyle katı-hal kompozit pHveya NH4+-seçici sensörler üzerine immobilizasyonuyla, bütünüyle katı-halmikro enzim sensörler hazırlandı. Bunun için çalısmada ilk olarak, bütünüylekatı-hal kompozit pH ve NH4+-seçici sensörler hazırlandı. Gelistirilen bütünüylekatı-hal kompozit pH ve NH4+-seçici sensörlerin durgun ortamdapotansiyometrik performans özellikleri farklı pH'lardaki tamponlar ve değisikkonsantrasyonlardaki katyon (NH4+, K+, Na+, H3O+ ve Ca2+) çözeltilerikullanılarak test edildi. Bütünüyle katı-hal kompozit pH sensör pH=2.00-12.00arasında 56±2 mV/her pH (22 0C'de) farkla doğrusal davranıs sergiledi.Bütünüyle katı-hal kompozit NH4+-seçici sensör ise 1x10-1-1x10-5 M NH4+konsantrasyon aralığında doğrusal cevap (52±3 mV/her onkat, 22 0C'de)sergilemektedir. Hazırlanan sensörlerin seçiçilik özellikleri, cevap zamanı, vekullanım ömürleri de ayrıca belirlendi.Enzimler (glukoz oksidaz, üreaz ve kreatininaz) hazırlanan bütünüyle katıhalkompozit pH sensör veya NH4+-seçici sensörler üzerine glutaraldehid çaprazbağlayıcısı ile kimyasal olarak tutturuldu. Gelistirilen biyosensörlerinpotansiyometrik özellikleri farklı pH ve değisik konsantrasyonlardaki tamponçözeltiler kullanılarak test edildi. ?mmobilizasyon sartlarının, sensörlerin kullanımömrü ve dinamik cevap özelliklerine etkisi arastırıldı. Gelistirilen biyosensörlerin,normal PVC membran biyosensörlerle aynı potansiyometrik özelliklere sahipolduğu görüldü. Gelistirilen biyosensörlerin en önemli özellikleri, yüksekseçicilik, uzun kullanım ömrü, düsük maliyette yapılabilmeleri, fiziksel olaraksağlam ve kısa cevap zamanına sahip olmalarıdır. Ayrıca mikro boyutlardahazırlanabilmeleridir.Biyosensörlerin duyarlılıklarını, yasam sürelerini, fiziksel sağlamlıklarınıarttırmak ve mikro yapılarda hazırlanlamalarına imkan sağlamak için, yeni biryaklasımla yeni tip bütünüyle katı-hal kompozit mikro enzim (glukoz oksidaz,üreaz ve kreatininaz) sensörler gelistirildi. Gelistirilen bütünüyle katı-hal mikroenzim sensörlerin potansiyometrik performansları incelendi. Enzim sensörlerinpotansiyometrik performansları, bilinen üre, kreatinin ve glukoz biyosensörlerleaynı özellikte, cevap sürelerinin daha kısa, kullanım ömürlerinin daha uzun veseçiciliklerinin yüksek olduğu görüldü.Gelistirilen biyosensörlerin biyolojik numunelere uygulanabilirliği, OndokuzMayıs Üniversitesi, Tıp Fakültesi, Merkez Biyokimya Laboratuarından alınankan serumu örnekleriyle test edildi. Gelistirilen biyosensörlerle ve bilinenspektroskopik yöntemle elde edilen sonuçlar karsılastırmalı olarak verildi.Anahtar Kelimeler: Amonyum Seçici Sensörler; Mikro pH Sensörler; Katı-HalKompozit Sensör; Mikro Glukoz Biyosensör; Mikro Üre ve Kreatinin Biyosensör.

Abstract:
All solid-state micro enzyme sensors prepared by immobilisation ofglucose oxidase, urease or creatininase onto all solid-state composite pH orNH4+-selective sensors. Therefore, all solid-state composite pH or NH4+-selective sensors prepared primarily in this study. The characteristics of theprepared sensors were examined by using several buffers at different pH valuesand cation (NH4+, K+, Na+, H3O+ ve Ca2+) solutions at different concentrations.Under optimal conditions, the all solid-state composite pH sensor showed alinear response relationship between pH=2.00 and pH=12.00 (56±2 mV/per pH,22 0C), while the all solid-state NH4+-selective sensor showed a linear responserelationship between 1x10-1 and 1x10-5 M ammonium concentration. And alsothe dynamic response properties and life-time of the sensors were studied.Enzymes (glucose oxidase, urease and creatininase) were chemicallyimmobilised by glutaraldehyde onto all solid-state composite pH or NH4+-selective sensors. The characteristics of the developed enzyme sensors wereexamined in several buffer solutions at different concentrations and pH values.The influence of immobilisation conditions on the dynamic response propertiesand life-time of the electrodes were studied. It has been observed that thebiosensors function equivalently to normal PVC membranes in terms ofpotentiometric response properties. The most important features of the obtainedglucose, urea and creatinine micro biosensors were being highly sensitive,having long life-time, easily built at a low cost, and having short response time.Also, these biosensors were easily built at micro-construction.To increase the selectivity, life times, robustness of biosensors and to builtat micro-construction, a novel approach a new type all solid-state micro enzyme(urease, kreatininase and glucose oxidase) sensors were examined. Theconstruction and the use of the micro enzyme sensors were described in briefly.The new prepared enzyme sensors exhibited short response times andextended life-time without any loss of its potentiometric performance. It?s seenthat the biosensors, when compared with conventional potentiometric urea,creatinine and glucose biosensors, have longer life time and shorter responsetime.Applicability of the enzyme sensors to biological samples were tested withblood serum samples taken from Ondokuz Mayis University, Medical Faculty,Central Biochemistry Laboratory. The results of biosensors compared withconventional spectroscopic methods were given.Keywords: Ammonium Selective Sensors; Micro pH Sensors; Solid-StateComposite Sensor; Micro Glucose Biosensor; Micro Urea and CreatinineBiosensor.