Modifiye karbon pasta elektrotlarının yanıt yüzey yöntemi ile optimizasyonu, karakterizasyonu ve biyosensör uygulamalarında kullanımı
Optimization and characterization of modified carbon paste electrodes by response surface methodology, and use in biosensor applications
Yazar: ESRA YAĞIZ
Danışman: DOÇ. DR. GÜL ÖZYILMAZ
Mustafa Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada karbon pasta elektrot (CPE) yüzeyine dönüşümlü voltametri tekniği ile polianilin (PANI), poli(o-anisidinin) (POA) ve poli(anilin-ko-o-anisidin) (PANI-co-POA) sentezlenerek üzerine glukoz oksidaz (GOD) enziminin immobilizasyonuyla amperometrik biyosensör tasarımı gerçekleştirilmiştir. Glukoz varlığında ölçülecek akım değeri biyosenörün hazırlanması ve çalışma koşullarından etkileneceğinden deneysel parametreler yanıt yüzey yöntemi (YYY) ile optimize edilmiştir. Bunun için State Ease Design Expert 8.0.7.1. (Seri No 0021-6578) bilgisayar programı kullanılmıştır.  CPE, karbon pasta içerisine MWCNT, iyonik sıvı veya organik bileşik ilavesi ile modifiye edilmiş, en yüksek akım değerini 1(2-ciyanoetil)pirol ile hazırlanan elektrotlar göstermiştir. Elde edilen veriler ışığında, Design Expert programı çalışılan parametreler cinsinden akım değerinin tahminlenmesinde çoğunlukla kuadratik modeli önermiştir. Çalışmada deneysel olarak ölçülen akım değerleri ile model tarafından tahminlenen değerler birbirine oldukça yakın bulunmuş ve model uygunluğu ANOVA testi ile desteklenmiştir. Optimal koşullarda oluşturulan polimer kaplı elektrotların yüzeylerine GOD+invertaz ve GOD+-galaktozidaz enzimlerinin koimmobilizasyonu ile sırasıyla sükroz ve laktoz biyosensörler oluşturulmuştur. CPE esaslı biyosensörlerin glukoz, sükroz ve laktoza duyarlı oldukları CV ve impedans analizleri ile gösterilmiştir. Ayrıca, kinetik parametreler açısından PANI, tekrar kullanım ve depolama kararlılıkları bakımından PANI-co-POA esaslı biyosensörlerin kullanımının daha uygun olduğu sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
In this study, amperometric biosensor construction was carried out by immobilization of glucose oxidase (GOD) enzyme on carbon paste electrode (CPE) on which polyaniline (PANI), poly(o-anisidine) (POA) and poly(aniline-co-o-anisidine)  (PANI-co-POA) synthesized by cyclic voltammetry technique. Because the current values determined in presensce of glucose would be affected from biosensor construntion and working conditions, experimental parameters were optimized using response surface methodology (RSM). For this, State Ease Design Expert 8.0.7.1. (Seri No 0021-6578) software programme was used.  CPE was modified by adding MWCNT, ionic liquids and organic compounds to carbon paste and, the electrodes prepared using 1(2-cyanoethyl)pyrrole showed the highest current values. By using data obtained, Design Expert programme suggested mostly quadratic model to predict current values in terms of working parameters. In study, experimentally measured current values and predicted values by model were considerably found compatable and suitability of model was supported by ANOVA test. Sucrose and lactose biosensors were constructed by co-immobilization of GOD+invertase and GOD+-galactosidase enzymes onto surface of polymer coating electrodes get using optimal parameters, respectively. Sensitivity of CPE based biosensors to glucose, sucrose and lactose were proved using CV and impedanse techniques. Also, it was concluded that, PANI based biosensor was more appropriate in terms of kinetic parameters whereas  PANI-co-POA based biosensors  were convenient according to  re-use and storage stabilities.