Kiral bileşiklerin enantiyomerlerinin analizi için elektrokimyasal sensör geliştirilmesi
Development of electrochemical sensors for analysis of chiral compounds enantiomers
Yazar: LEYLA KARADURMUŞ
Danışman: PROF. DR. SİBEL AYŞIL ÖZKAN
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Analitik Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Biyosensörler = Biosensors ; Elektrokimyasal sensörler = Electrochemical sensors ; Enantiyomerler = Enantiomers ; Kimyasal sensör = Chemical sensor ; Kiral bileşikleri = Chiral compounds ; Sensörler = Sensors

Özet:
Tez çalışmasında, kiral ilaç etken maddelerinden (1S,2S)-psödoefedrin ((1S,2S)-PSDO), esomeprazol (ESOM) ve essitalopram'ın (ESCIT) seçici ve hassas analizine yönelik moleküler baskılama temelli elektrokimyasal kiral sensör geliştirilmiştir. Elektrokimyasal ölçümler, 5 mM [Fe(CN)6]3−/4– (1:1) ve 0.1 M KCl içeren bir çözelti içinde bir NIP ve MIP üzerinde DPV yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. 

(1S,2S)-PSDO tespiti için ilk kez elektropolimerizasyon tekniği ile fonksiyonel bir monomer olarak o-fenilendiamin (o-PD) ile MIP temelli elektrokimyasal kiral sensörleri geliştirilmiştir. Geliştirilen sensörlerin yüzeylerinin karakterizasyonu, elektrokimyasal impedans spektroskopisi (EIS), döngüsel voltametri (DV), Raman spektrometresi, temas açısı ölçümleri ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile gerçekleştirilmiştir. (1S,2S)-PSDO@MIP/CKE sensörünün analitik performansını değerlendirmek için diferansiyel puls voltametrisi (DPV) kullanıldı. (1S,2S)-PSDO'nun doğrusal çalışma aralığı, farmasötik dozaj formunda ve ticari serum örneğinde 1x10-15 - 1x10-14 M aralığında elde edildi. Geliştirilen (1S,2S)-PSDO@MIP/CKE sensörü, 4,97 baskı faktörü ile (1R,2R)-PSDO'ya karşı mükemmel bir seçiciliğe sahiptir.

ESOM tespiti için MIP temelli bir elektrokimyasal kiral sensör, CKE üzerinde amonyum hidroksit varlığında -siklodekstrin (-CD), tetraetil ortosilikat (TEOS) ve setiltrimetilamonyum bromür (CTAB) kullanılarak hazırlanmıştır. Geliştirilen sensörün elektrokimyasal karakterizasyon çalışmaları, EIS ve DV ile gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen sensörün doğrusal çalışma aralığı ve teşhis sınırı sırasıyla 1.0x10−14 – 2.0x10−13 M ve 1.9x10−15 M olarak DPV kullanılarak elde edilmiştir. Geliştirilen yöntem ile gözenekli malzeme kullanarak bağlanma bölgelerinin erişilebilirliği artırıldı. Geliştirilen ESOM/-CD/TEOS/CTAB@MIP/CKE sensörünün seçicilik testleri, diğer benzer moleküllere kıyasla ESOM'e karşı mükemmel bir seçicilik gösterdi. 

ESCIT tespiti için MIP temelli bir elektrokimyasal kiral sensör, CKE üzerinde % 0.5 EPI varlığında ESCIT:C1 (1:1 v/v ) kompleksi kullanılarak etüvde (50 °C) hazırlandı. Geliştirilen sensörün elektrokimyasal karakterizasyon çalışmaları, EIS ve DV ile gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen sensörün doğrusal çalışma aralığı ve teşhis sınırı sırasıyla 1.0x10−14 – 2.0x10−13 M ve 1.9x10−15 M olarak DPV kullanılarak elde edilmiştir. Geliştirilen ESCIT/EPI/C1@MIP/CKE sensörü, 4,97 baskı faktörü ile (1R,2R)-PSDO'ya karşı mükemmel bir seçiciliğe sahiptir.

Geliştirdiğimiz MIP temelli elektrokimyasal kiral sensörlerin uygulanabilirliği, etken maddelere benzer moleküller kullanılarak gösterilmiştir. Elde edilen sonuçlar, geliştirdiğimiz elektrokimyasal sensörlerin önerilen hedef ilaç etken maddelerin seçici ve hassas tayinlerinde kullanılabilecek alternatif yöntemler olduğunu ispatlamaktadır.

Abstract:
In the thesis study, molecular imprinting based electrochemical chiral sensor was developed for the selective and sensitive analysis of chiral drug active substances (1S,2S)-pseudoephedrine ((1S,2S)-PSDO), esomeprazole (ESOM) and escitalopram (ESCIT). Electrochemical measurements were performed by DPV method on a NIP and MIP in a solution containing 5 mM [Fe(CN)6]3−/4– (1:1) and 0.1 M KCl.

For the detection of (1S,2S)-PSDO, MIP-based electrochemical chiral sensors were developed for the first time with o-phenylenediamine (o-PD) as a functional monomer by electropolymerization technique. The surface characterization of the developed sensors was performed with electrochemical impedance spectroscopy (EIS), cyclic voltammetry (CV), Raman spectrometry, contact angle measurements, and scanning electron microscopy (SEM). In addition, differential pulse voltammetry (DPV) was used to evaluate the analytical performance of the (1S,2S)-PSDO@MIP/CKE sensor. The linear working range of (1S,2S)-PSDO was obtained in the pharmaceutical dosage form and the synthetic serum sample in the range of 1x10-15 - 1x10-14 M. The developed (1S,2S)-PSDO@MIP/CKE sensor showed excellent selectivity against (1R,2R)-PSDO with an imprinted factor of 4.97.

A MIP-based electrochemical chiral sensor for ESOM detection was prepared using -cyclodextrin (-CD), tetraethyl orthosilicate (TEOS), and cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) in the presence of ammonium hydroxide on CKE. Electrochemical characterization studies of the developed sensor were performed with EIS and CV. The linear range and limit of detection of the developed sensor were obtained using DPV as 1.0x10−14 – 2.0x10−13 M and 1.9x10−15 M, respectively. With the developed method, the accessibility of the binding sites was increased by using porous material. Selectivity tests of the developed ESOM/-CD/TEOS/CTAB@MIP/CKE sensor showed excellent selectivity towards ESOM compared to other similar molecules.

For ESCIT detection, a MIP-based electrochemical chiral sensor was prepared in an oven (50 °C) using the ESCIT:C1 (1:1 v/v) complex in the presence of 0.5% EPI on CKE. Electrochemical characterization studies of the developed sensor were performed with EIS and DV. The linear operating range and diagnostic limit of the developed sensor were obtained using DPV as 1.0x10−11 – 1.0x10−10 M and 1.9x10−12 M, respectively. The developed ESCIT/EPI/C1@MIP/CKE sensor has excellent selectivity against ESCIT compared to other similar molecules.


The applicability of the MIP-based electrochemical chiral sensors we have developed has been demonstrated by using molecules similar to active substances. The results obtained prove that the electrochemical sensors we have developed are alternative methods that can be used in the selective and sensitive determination of the proposed target drug active substances.