Pirol ve n-metilpirolün homo ve kopolimer filmleri ile oluşturulan glukoz biyosensörünün tasarlanmasında yanıt yüzey yönteminin kullanımı
Pyrrole and n- methylpyrrole the homo and copolymer films created with glucose utilization of response surface methodology in designing the biosensors
Yazar: SEDA AĞÇAM
Danışman: DOÇ. DR. GÜL ÖZYILMAZ
Mustafa Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada yüzey alanı 0,09 cm2 olan platin elektrot (Pt) yüzeyine dönüşümlü voltametri tekniği ile polipirol (PPy), poli-N-Metil pirol (PNMP) ve poli(pirol-ko-N-metil pirol) (PPy-ko-NMP) sentezlenerek üzerine glukoz oksidaz (GOD) enziminin immobilizasyonuyla amperometrik biyosensör tasarımı gerçekleştirilmiştir. Glukoz varlığında ölçülecek akım değeri, biyosensörün 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. Pt/PPy-GOD-Chi/GAL, Pt/NMP-GOD-Chi/GAL ve Pt/PPy-ko-PNMP/GOD-Chi/GAL enzim elektrotların SEM görüntüleri ile dijital fotoğrafları elde edilmiş ve GOD içermeyen elektrotlar için elde edilen görüntüler ile karşılaştırılmıştır. Elektrotlar,  glukoz içeren ve içermeyen ortamlarda dönüşümlü voltametri ve doğrusal taramalı voltametri teknikleri ile karakterize edilmiştir. Optimum potansiyel değerleri Pt/PPy-GOD-Chi/GAL ve Pt/NMP-GOD-Chi/GAL elektrotları için 0,8 V, Pt/PPy-ko-PNMP-GOD-Chi/GAL elektrodu için 0,6 V ve optimum pH değerleri ise PPy ve PNMP ile modifiye edilmiş enzim elektrotlar için 6, PPy-ko-PNMP ile modifiye edilen elektrot için ise 8 olarak bulunmuştur. Glukoz derişimine bağlı akım değerlerinde her elektrot için 3mM glukoz derişimine kadar doğrusal bir artış gözlenmiş, ancak daha yüksek glukoz derişimlerinde akım değerlerindeki artış azalmıştır. Lineweaver-Burk eğrisinden Pt/PPy-GOD-Chi/GAL, Pt/NMP-GOD-Chi/GAL ve Pt/(PPy-ko-NMP)-GOD-Chi/GAL için Km değerleri sırasıyla; 30,5, 17,82 ve 31,72 mM, Imax değerleri ise 909,1, 588,23 ve 714,28 μA olarak hesaplanmıştır. Glukoz biyosensörünün tekrar kullanım kararlılığı ve depolama kararlılığı sırasıyla oda sıcaklığı ve 4°C'de ayrı ayrı ölçülmüştür. Sonuç olarak Pt/PPy-GOD-Chi/GAL elektrodun tekrar kullanım kararlılığı en yüksek iken, depolama kararlılığı en iyi elektrodun Pt/(PPy-ko-NMP)-GOD-Chi/GAL olduğu gözlenmiştir.

Abstract:
In this study, construction of amperometrıc glucose biosensor was carried out by immobilizing of glucose oxidase (GOD) on platinum electrode with 0,09 cm2 surface area which coated with polypyrrole (PPy), poly(N-methylpyrrole) (PNMP) or poly(pyrrole-co-N-methyl pyrrole) (PPy-co-PNMP) by the cyclic voltammetry technique. Because measuring current values in the presence of glucose affected from electrode preparing and working conditions, experimental parameters were optimized by response surface methodology (RSM). To this, State Ease Design Expert 8.0.7.1. (Serial Number:0021-6578) software was used. The SEM images and digital photo of Pt/PPy-GOD-Chi/GAL, Pt/NMP-GOD-Chi/GAL and Pt/PPy-co-PNMP/GOD-Chi/GAL enzyme electrodes were obtained and compared with GOD free electrodes. All electrodes well characterized in absence and in the presence of glucose by cyclic Voltammetry, linear sweep and impedance techniques. Optimal potential values were determined as 0.8V for Pt/PPy-GOD-Chi/GAL and Pt/NMP-GOD-Chi/GAL electrodes and as 0.6V for Pt/PPy-co-PNMP/GOD-Chi/GAL electrode. Optimal pH values were determined for Pt/PPy-GOD-Chi/GAL and Pt/NMP-GOD-Chi/GAL electrodes as 6, for Pt/PPy-co-PNMP/GOD-Chi/GAL electrode as 8. It was observed that, current values increased by increasing glucose concentration up to 3 mM and then increment in current values decreased at higher glucose concentration of Pt/PPy-GOD-Chi/GAL, Pt/NMP-GOD-Chi/GAL and Pt/PPy-co-PNMP/GOD-Chi/GAL electrodes. Km valves of were calculated from Lineweaver-Burk plot as 30,5, 17,8 and 31,72 mM, respectively, while Imax values were 909,1, 588,23 and 714,28 μA, respectively. Reusabilities and storage stabilities were determined at room temperature and at 4 °C respectively. As a result, it was observed that, while operational stability was the highest for Pt/PPy-GOD-Chi/GAL, the best storage stability showing electrode was  Pt/PPy-co-PNMP/GOD-Chi/GAL.