Dopamin ve üre tayini için esnek ve giyilebilir elektrokimyasal sensör geliştirilmesi
Development of a flexible and wearable electrochemical sensor for the determination of dopamine and urea
Yazar: RABİANUR KURTELİ
Danışman: PROF. DR. YÜCEL ŞAHİN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
İnsanların yaşam standartları ve yaşam kalitesi gereksinimleri arttıkça, insan sağlığının izlenmesine yönelik elektronik ürünlere artan ilgiye paralel olarak esnek ve giyilebilir sensörlere duyulan ihtiyaç da artmaktadır. Esnek elektrokimyasal sensörlerin üretimi, gerçek zamanlı uygulamalar için son yıllarda iyi sonuçlar göstermektedir. Taşınabilir ve tek kullanımlık elektrokimyasal sensörler, uygun maliyetleri, kullanım kolaylıkları ve analitik yetenekleri nedeniyle giderek daha popüler hale gelmektedir. Bu çalışma, iletken mürekkepler kullanarak biyolojik açıdan öneme sahip çeşitli analitleri izlemek için esnek ve portatif ekran baskılı elektrotlar (SPE) sunmaktadır. İletken mürekkeplerin kâğıt substratlara entegre edilmesiyle el yapımı SPE oluşturulmaktadır. Mürekkeplerin üretim süreci ve bileşenleri, yüksek elektrik iletkenliği ve kâğıt substrata güçlü entegrasyon sergileyen tek kullanımlık elektrotlar oluşturabilmek amacıyla oldukça önemlidir.
Bu tez çalışmasının ilk kısmında, dopamin tespiti G/N-Gr/CuO-ZnO/SPE kullanılarak elektrokimyasal olarak gerçekleştirilmektedir. Elektrotun doğrusal aralığı 0,25-750 μM olup, tespit sınırı (LOD) 0,16 μM'dir. İkinci olarak üre tespiti, G/NiO/N-Gr/SPE kullanılarak elektrokimyasal olarak gerçekleştirilmiştir. Elektrotun doğrusal aralığı 0,50 ile 1000 μM olup, tespit sınırı (LOD) 0,31 μM'dir. Dopamin için geliştirilen G/N-Gr/CuO-ZnO/SPE'nin ve üre için geliştirilen G/NiO/N-Gr/SPE'nin elektrokimyasal ve morfolojik karakterizasyonları dönüşümlü voltametri (CV), elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), taramalı elektron mikroskopu (SEM) ve X-Ray fotoelektron spektroskopisi (XPS) yöntemleri ile gerçekleştirilmektedir. Sonuçlar, geliştirilen elektrotun üretim kolaylığı, düşük maliyeti ve elektroanalitik özellikleri sayesinde, biyolojik açıdan öneme sahip analitlerin tespit edilmesinde etkili olduğunu göstermektedir.

Abstract:
As people's standards of living and expectations of quality of life increase, there is a corresponding growth in demand for flexible and wearable sensors, which are becoming an increasingly important area of interest in the context of electronic products designed for monitoring human health. The production of flexible electrochemical sensors has demonstrated considerable success in recent years with regard to real-time applications. The popularity of portable and disposable electrochemical sensors is increasing due to their affordable cost, ease of use and analytical capabilities. This work presents a new type of flexible and portable screen-printed electrode (SPE) for monitoring a range of biological analytes using conductive inks. A handmade SPE is created by integrating conductive inks into paper substrates. It is of great importance that the manufacturing process and components of the inks are carefully considered in order to create disposable electrodes that exhibit high electrical conductivity and strong integration into the paper substrate.
The initial section of this thesis investigates the electrochemical detection of dopamine using G/N-Gr/CuO-ZnO/SPE. The electrode exhibits a linear range of 0.25-750 μM, with a limit of detection (LOD) of 0.16 μM. Subsequently, urea detection was conducted electrochemically using G/NiO/N-Gr/SPE. The linear range of the electrode was 0.50 to 1000 μM, with a limit of detection (LOD) of 0.31 μM. The electrochemical and morphological characterization of the G/N-Gr/CuO-ZnO/SPE electrode developed for dopamine and the G/NiO/N-Gr/SPE electrode developed for urea were conducted using a combination of techniques, including cyclic voltammetry (CV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The results demonstrate that the developed electrode is effective in the detection of biologically important analytes, due to its ease of production, low cost and electroanalytical properties.