Tirozin tayini için esnek ve giyilebilir elektrokimyasal sensör geliştirilmesi
Development of flexible and wearable electrochemical sensor for determination of tyrosine
Yazar: İREM DURAN
Danışman: DOÇ. DR. ÖZGE GÖRDÜK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Dönüşümlü voltametri = Cyclic voltammetry ; Elektrokimyasal sensörler = Electrochemical sensors ; Metal nanopartiküller = Metal nanoparticles ; Reseptörler-nörotransmitter = Receptors-neurotransmitter

Özet:
Tirozin (Tyr) birçok biyolojik süreçte yer alan ve insan yaşamında kritik öneme sahip olan bir amino asit olmakla beraber, hormonların sentezinde de rol oynayan ve insan vücudundaki birçok nörotransmiterin de öncüsüdür. Bu tez çalışması kapsamında, esnek bir elektrokimyasal sensör kullanılarak tirozin tespiti için karton tabanlı laboratuvar yapımı ekran baskılı elektrotlar (SPE) serigrafi tekniği kullanılarak hazırlanmıştır. Bu amaçla, Yucel's Metot kullanılarak sentezlenen kükürt (S) katkılı grafenin yanı sıra iletken dolgu maddeleri olarak altın nanopartikül (AuNPs) ve bakır oksit (CuO) mazlemeleri birleştirilerek iletken mürekkepler geliştirilmiş ve daha sonra kâğıt altlıklara entegre edilmiştir. Optimize edilmiş elektrotlar (CuO/S-G/AuNPs/SPE) ile, tirozine en iyi elektrokimyasal cevabı veren elektrolit çözeltisinin ortamı belirlenmiştir. Optimizasyon işlemleri için dönüşümlü voltametri (CV) ve doğrusal taramalı voltametri (LSV) yöntemleri kullanılmıştır. CuO/S-G/AuNPs/SPE'nin yapısal, morfolojik ve elektrokimyasal karakterizasyonları, elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) ve alan emisyonlu taramalı elektron mikroskobisi (FE-SEM) yöntemleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen sensörün tespit limiti (LOD) 0,024 μM ve tayin sınırı (LOQ) 0,08 μM'dır. Ayrıca sensörün düşük maliyetli olması ve kullanım kolaylığı onu pratik uygulamalar için avantajlı kılmaktadır. Sonuçlar, sensörün tirozinin elektrokimyasal tayini için oldukça kararlı ve tekrarlanabilir olduğunu göstermektedir. Önerilen sensörün ter numunelerindeki tirozini etkili bir şekilde tespit edebildiği, giyilebilir ve esnek bir sensör olarak kullanımının mümkün olabileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Tyrosine (Tyr) is an amino acid that is involved in many biological processes and is of critical importance in human life. It is also involved in the synthesis of hormones and is the precursor of many neurotransmitters in the human body.  In this thesis, cardboard-based laboratory-made screen-printed electrodes (SPE) were prepared using screen printing technique for tyrosine detection using a flexible electrochemical sensor. For this purpose, conductive inks were developed by combining sulfur (S) doped graphene synthesized using Yucel's Method, as well as gold nanoparticles (AuNPs) and copper oxide (CuO) as conductive fillers and then integrated into paper substrates. With optimized electrodes (CuO/S-G/AuNPs/SPE), the medium of the electrolyte solution giving the best electrochemical response to tyrosine was determined. Cyclic voltammetry (CV) and linear scanning voltammetry (LSV) methods were used for optimization. Structural, morphological, and electrochemical characterizations of CuO/S-G/AuNPs/SPE were carried out using electrochemical impedance spectroscopy (EIS), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and field emission scanning electron microscopy (FE-SEM). The developed sensor has a limit of detection (LOD) of 0.024 μM and a limit of quantification (LOQ) of 0.08 μM. Furthermore, the low cost and ease of use of the sensor make it advantageous for practical applications. The results show that the sensor is highly stable and reproducible for the electrochemical determination of tyrosine. It is concluded that the proposed sensor can effectively detect tyrosine in sweat samples and can be used as a wearable and flexible sensor.