Poliviniliden florür/polipirol (PVDF/PPy) kompozitinin hazırlanması, karakterizaysonu ve glikoz sensörü olarak kullanımının araştırılması
Preparation and characterization of polyvinylidene fluoride/polypyrrole (PVDF/PPy) composite and investigation of its use as a glucose sensor
Yazar: MEVLİT DEMA
Danışman: PROF. DR. SONGÜL ŞEN GÜRSOY
Burdur Mehmet Akif Ersoy Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Malzeme Teknolojileri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Kandaki glikoz seviyelerinin hızlı ve güvenilir bir şekilde tespit edilmesi klinik ve biyolojik numuneler için büyük bir zorluk olmaya devam etmektedir. Ayrıca, gıda endüstrisi, analitik alan ve biyoteknoloji gibi çeşitli alanlarda da glikoz tayini son derece gereklidir. Elektrokimyasal glikoz sensörleri glikoz tayini için kullanılan geleneksel yöntemlere nazaran yüksek hassasiyetli ve hızlı olmalarının yanında iyi seçicilik göstermeleri, düşük maliyetli, güvenilir olmaları ve yerinde doğru algılama gibi avantajlara sahiptir. Glikozun basit, hızlı, güvenilir, ekonomik ve ticarileşme potansiyeli olan sensör sistemleri ile tayininin geliştirilmesi önemli görülmektedir. Bu çalışma kapsamında, glikoz tayini için ilk defa poliviniliden florür nanofiberleri (PVDF) ve polipirol (PPy) ile hazırlanan nanokompozit temelli bir sensör geliştirilmiştir. Hazırlanan sensör sistemi ekonomik, kolay hazırlanabilen ve hızlı yanıt veren bir sistemdir. Fourier transform infrared spektroskopisi (FTIR), Taramalı elektron mikroskopisi (SEM) ve Enerji dağılım spektroskopisi (EDS) ölçümleri kompozit yapısının oluşumunu destekleyen sonuçlar vermiştir. PVDF nanolifin termogravimetrik analiz (TGA) eğrisi ise tozu ile nispeten benzer yapı sergilemiştir. Kompozit yapıda ise eğrinin görünümü aynı PVDF nanolif ve toza benzerken PPy miktarı arttıkça yapı daha yüksek sıcaklıklarda ayrışmaya başladığı görülmektedir. Hazırlanan sensörün çalışma pH'sı 7 olarak belirlenmiştir. Her seferinde yeni elektrot kullanılarak farklı glikoz derişimlerinde çalışılarak elde edilen DPV grafikleri üstüste alındığında glikoz derişimi arttıkça DPV eğrilerinde 0,145 V'da elde edilen akım değerleri azalmıştır. PVDF/PPy elektrodun lineer çalışma aralığının tepe noktası 1,25 mM olarak bulunmuştur. Lineer çalışma aralığı ise (0,039-1,25) mM arasındadır. Hesaplanan tespit limiti 54 µM'dır.

Abstract:
Rapid and reliable detection of blood glucose levels remains a major challenge for clinical and biological samples. Moreover, glucose determination is extremely necessary in various fields such as the food industry, analytical field and biotechnology. Compared to traditional methods used for glucose determination, electrochemical glucose sensors have advantages such as high sensitivity and speed, good selectivity, low cost, reliable and accurate detection on site. It is considered important to develop the determination of glucose with sensor systems that are simple, fast, reliable, economical and have commercialization potential. Within the scope of this study, a nanocomposite-based sensor prepared with polyvinylidene fluoride nanofibers (PVDF) and polypyrrole (PPy) was developed for the first time for glucose determination. The prepared sensor system is economical, easy to prepare and responds quickly. Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Scanning electron microscopy (SEM) and Energy dispersive spectroscopy (EDS) measurements gave results supporting the formation of the composite structure. The thermogravimetric analysis (TGA) curve of PVDF nanofiber exhibited a relatively similar structure to its powder. In the composite structure, the appearance of the curve is similar to the PVDF nanofiber and powder, but as the amount of PPy increases, the structure begins to decompose at higher temperatures. The working pH of the prepared sensor was determined as 7. When the DPV graphs obtained by working at different glucose concentrations using a new electrode each time are taken one on top of the other, the current values obtained at 0.145 V in the DPV curves decreased as the glucose concentration increased. The maximum value of the linear working range of the PVDF/PPy electrode was found to be 1.25 mM. The linear operating range is between (0.039-1.25) mM. The calculated detection limit is 54 µM.