Metalliftalosiyanin temelli iletken redoks aktif polimerlerin geliştirilmesi ve elektrokimyasal pestisit sensörü olarak kullanımları
Development of metallophthalocyanine based conducting redox active polymers and their applications as electrochemical pesticide sensors
Yazar: ÜMİT ERGİN ÖZEN
Danışman: PROF. DR. ALİ RIZA ÖZKAYA ; PROF. DR. ATIF KOCA
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Pestisitlerin tarım ilacı olarak kullanım amacı, bitkileri parazit organizmalara karşı korumak suretiyle ürün çeşitliliği ve verimlilik sağlamaktır. Pestisitlerin ilgili organizmalar üzerindeki etkisi, sinir sistemi fonksiyonlarında önemli bir role sahip olan asetil kolinesterazın aktifliğini bloke etmesinden kaynaklanır. Bu özellikleriyle uyumlu bir şekilde, pestisitlerin işlevlerini yerine getirebilmeleri için toksik olmaları gereklidir. Ancak, pestisitlerin yüksek toksik özelliği, insan sağlığı üzerinde de büyük bir tehdit oluşturmaktadır. Bu tehditlerin ve risklerin en aza indirilmesi amacıyla, çeşitli sağlık kuruluşları tarafından pestisit konsantrasyonlarının sınırlandırılması ve/veya bütünüyle yasaklanması gibi birçok önlem alınmıştır. Bu, pestisitleri algılayabilen sistemlerin bizim için ne kadar önemli olduğunu gösteren bir durumdur. Böylece, pestisitleri algılamak için adım adım birçok yöntem geliştirilmiştir. Bunlar arasında, enzim esaslı biyosensörler gibi konvensiyonel olanlar, yüksek duyarlılıklarından ötürü ön plana çıkmaktadır. Konvensiyonel teknikler, bu avantajına rağmen; yüksek maliyet, düşük seçicilik, düşük kararlılık ve uygulamada karşılaşılan güçlükler gibi birçok dezavantaja da sahiptir. Bu dezavantajları aşmak ve daha yüksek performanslı algılama sistemleri geliştirmek amacıyla, elektrokimyasal sensörler gibi alternatif yöntemler üzerinde çalışmalar yürütülmektedir. Aynı amaca yönelik olarak, bu çalışma da; elektrokimyasal sensör sistemlerinde kullanılmak üzere yüksek performanslı yeni sensör elektrotların geliştirilmesi üzerine gerçekleştirilmiştir. Bu amaca ulaşmak için, polimerize olabilen morfolin (Mor) sübstitüenti ve redoks aktif metal merkezleri (Co, TiO, MnCl) içeren yeni sentezlenmiş orijinal ftalosiyaninler tanıma elemanları olarak kullanılmıştır. Diğer taraftan, komplekslerin elektrot yüzeyine sabitlenmesi için oksidatif elektropolimerizasyon tekniği kullanılmıştır. Her bir kompleks ile modifiye edilmiş elektrotların eserin, paratiyon, diazinon ve fenitrotiyon pestisitlerini algılama özelikleri test edilmiştir. Sensör ölçümleri, GCE/Mor-TiOPc ve GCE/Mor-MnClPc elektrotlarının sırasıyla eserin ve diazinon pestisitleri ile etkileşebildiğini, GCE/Mor-CoPc ve kullanılan pestisitler arasında ise herhangi bir etkileşim olmadığını göstermiştir.

Abstract:
The objective of the usage of pesticides as agricultural medicine is to obtain product diversity and productivity by the way of protecting plants against parasitic organisms. The influence of the pesticides on the relevant organisms comes up with their property of deactivation on the acetyl cholinestherase enzyme (AChE), which has a key role on the neural system. In accordance with that property, pesticides have to be toxic as a necessity of their functions. However, highly toxicity of the pesticides also creates a huge threatening on the human health. Numerous precautions like limitation of the concentrations and/or wholly prohibition of pesticides have been taken by the various health organizations for minimizing their threatenings and the risks. This is the point that how essential the systems that able to sense the pesticides is for us. Gradually, therefore, lots of methods were developed to sense the pesticides. Among these methods, the conventional ones like enzyme based biosensors are forefront due to their high sensitivity. In spite of this advantage, they have multiple disadvantages such as high cost, low selectivity, low stability and the difficulties in their applications. With the aim of getting over these disadvantages and developing the higher performance sensing systems, studies are carrying out on the alternative methods like electrochemical sensors. Towards the same aim, this study has also been performed upon the development of novel high performance sensor electrodes to use in the electrochemical sensor systems. To reach that aim, newly synthesized novel phthalocyanines with polymerizable morpholine (Mor) substituents and the redox active metal centers (Co, TiO, MnCl) were used as the recognition elements. On the other hand, oxidative electropolymerization technique was used for the immobilization of the complexes on the surface of the electrode. The sensing properties of the electrodes modified with each complex were tested for the pesticides of eserine, parathion, diazinon and fenitrothion. The sensor measurements suggested that the GCE/Mor-TiOPc and GCE/Mor-MnClPc electrodes are able to interact with eserine and diazinon pesticides, respectively, while there is not any interaction between GCE/Mor-CoPc and any pesticide.