Yeni nesil nano katalizörlerin geliştirilmesi, karakterizasyonu ve potansiyel biyoanalitik uygulamaları
Development, characterization and potential bioanalytical applications of new generation nano catalysts
Yazar: ŞEYMA DADI
Danışman: PROF. DR. İSMAİL ÖÇSOY
Erciyes Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Analitik Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Biyosensörler = Biosensors ; Enzim immobilizasyonu = Enzyme immobilization ; Nanopartiküller = Nanoparticles

Özet:
Organik inorganik hibrit nanoçiçek yapıları (HNÇ) metal iyonları ile yapısında amin,
amid ve karboksil grupları bulunan organik bileşenler arasında koordinasyon
reaksiyon sonucu oluşan bileşiklerdir. HNÇ sahip oldukları geniş yüzey alanları, güçlü
adsorpsiyon kapasiteleri ve yüksek katalitik aktiviteden dolayı son yıllarda oldukça
popüler olmuştur. Bu tez çalışmasının birinci kısmında karbon nanotüp (CNT) ile
organik bileşenin yaban turpu peroksidaz (HRP) inorganik bileşenin Cu+2 olduğu in
situ ve post modifikasyon yöntemleri ile HRP@CNT HNÇ sentezlenmiştir.
Sentezlenen HNÇ'lerin morfolojisi taramalı elektron mikroskobi (SEM), elementel
analizi enerji-dispersif X-ray spektrometresi (EDX), kimyasal yapısı Fourier transform
infrared spektrometresi (FT-IR) ve kristal yapısı ise X ışını difraktometresi (XRD) ile
aydınlatılmıştır. Yapılan aktivite çalışmaları sonucunda in situ ile sentezlenen
HRP@CNT HNÇ'ler katalitik aktivite, stabilite ve reaksiyon tekrarlanabilirliği
bakımından HRP HNÇ'lerden daha üstün performans sergilemiştir. HRP@CNT HNÇ
ile hidrojen peroksitin (H2O2) ve glutatyonun (GSH) optik ve kolorimetrik olarak
analizi yüksek hassasiyetle gerçekleştirilmiştir. Tez çalışmasının ikinci kısmında
demir oksit nanopartikülleri (Fe3O4 NP) ile organik bileşenin gallik asit (GA),
inorganik bileşenin Cu+2 olduğu manyetik HNÇ (MHNÇ) sentezlenmiştir. Sentezlenen
MHNÇ'lerin karakterizasyon çalışmaları SEM, EDX, FT-IR ve XRD ile yapılmıştır.
MHNÇ'lerin Fenton reaksiyonuna dayanarak gayakola karşı peroksidaz benzeri
aktiviteleri ve anyonik ve katyonik boya giderimi performansları incelenmiştir.
Yapısında Fe3O4 NP fazla olan MHNÇ'nin daha yüksek aktivite gösterdiği ve boya
giderimi etkinliğinin daha üstün olduğu belirlenmiştir. Ayrıca manyetik HNÇ'nin H2O2
varlığında Escherichia coli (E. coli) ATCC 25922, Staphylococcus aureus (S. aureus)
ATCC 25923 ve Candida albicans (C. albicans) ATCC 10231 patojenlerine karşı
antimikrobiyal aktivite gösterdiği tespit edilmiştir. Özetle yapılan çalışmalar ile basit
deneysel süreçle sentezlenebilen, aktiviteleri yüksek, uzun süre stabil kalabilen ve
toksik olmayan nanokatalizörler elde edilmiştir. Elde edilen sonuçlar bu
nanokatalizörlerin biyosensör olarak çeşitli biyomedikal alanlarında ve atık sulardaki
boyaların giderilmesinde kullanılması açısından umut vaad etmektedir.

Abstract:
Organic inorganic hybrid nanoflowers (HNFs) are compounds formed as a result of
coordination reaction between metal ions and organic compounds containing amine,
amide and carboxyl groups in their structure. Recently, HNFs have become very
popular due to their large surface areas, strong adsorption capacities and high catalytic
activity. In the first part of this thesis, HRP@CNT HNFs was synthesized by in situ
and post-modification methods with carbon nanotube (CNT), where the organic
component is horseradish peroxidase (HRP), the inorganic component is Cu+2. The
morphology of the synthesized HNFs was elucidated by scanning electron microscopy
(SEM), elemental analysis by energy-dispersive X-ray spectrometer (EDX), chemical
structure by Fourier transform infrared spectrometer (FT-IR) and crystal structure by
X-ray diffractometer (XRD). As a result of the activity studies, HRP@CNT HNFs
synthesized by in situ method exhibited superior performance than HRP HNFs in terms
of catalytic activity, stability and reusability. Optical and colorimetric analysis of
hydrogen peroxide (H2O2) and glutathione (GSH) with HRP@CNT HNFs was
performed with high precision. In the second part of this thesis, magnetic HNFs
(MHNFs), in which the organic component is gallic acid (GA) and the inorganic
component is Cu+2, was synthesized with iron oxide nanoparticles (Fe3O4 NPs). The
characterization studies of synthesized MHNFs were performed with SEM, EDX, FTIR
and XRD. Based on the Fenton reaction, the peroxidase-like activities of MHNFs
against guaiacol and their anionic and cationic dye removal performances were
investigated. It was determined that MHNFs with more Fe3O4 NPs in its structure
showed higher activity and dye removal efficiency was superior. In addition, MHNFs
showed antimicrobial activity in the presence of H2O2 against Escherichia coli (E. coli)
ATCC 25922, Staphylococcus aureus (S. aureus) ATCC 25923 and Candida albicans
(C. albicans) ATCC 10231. In summary, nanocatalysts that can be synthesized with a
simple experimental process was obtained and these non toxic nanocatalysts had high
activity and long term stability. The results obtained are promising for the use of these
nanocatalysts as biosensors in various biomedical fields and for the removal of dyes
in wastewater.