Grafen oksit temelli iletken polimer ve altın nanoparçacık modifiye elektrotların voltammetrik hazırlanması, karakterizasyonu ve hesperetinin analitik uygulamaları
Voltammetric preparation and characterization of graphene oxide based conductive polymer and gold nanoparticles modified electrodes and analytical applications of hesperetin
Yazar: SENA ZADE
Danışman: PROF. DR. SÜLEYMAN KOÇAK
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Hesperetin, portakal, greyfurt ve mandalina gibi turunçgil meyvelerinin kabuklarında bulunan doğal bir flavonoiddir. Hesperetin güçlü polifenolik yapısı nedeniyle antioksidan özellik göstermektedir. Anti kanser özellik sergilemesinden dolayı sağlık tedavilerinde de son yıllarda kullanılmaya başlanmıştır. Hesperetinin duyarlı tayini için yeni ve pratik yöntemlere ihtiyaç vardır. Bu amaçla yeni bir elektrokimyasal sensör platformu hazırlanmıştır.

Bu tez projesinde yedi farklı organik boya maddesi grafen oksit (GO/GCE) elektrot yüzeyine elektrokiyasal yolla döngüsel voltammetri kullanılarak polimerleştirilmiştir. Bu elektrotların optimizasyonu hesperetinin elektrokimyasal yükseltgenmesi ile test edildi. Monomer derişimi, kaplama döngü sayısı, pH gibi vb. deneysel parametreler optimize edildi. Daha sonra iletken polimer kaplı grafen oksit elektrota altın nanoparçacıklar (AuNP) döngüsel voltammetri ile modifiye edildi. Hazırlanan elektrot AuNP/p(iletken polimer)/GO/GCE olarak isimlendirildi. 

Hesperetininin elektrokimyasal davranışına en iyi yanıt veren polimerler poli(luminol) ve poli(Sulfonazo III) olarak belirlenmiştir. Bu modifiye elektrot malzemelerin yüzey karakterizasyonu SEM-EDX analizi ile yapılmıştır. Grafen oksit modifiye elektrotların yüzeyinde oluşturulan altın nanoparçacıklar 20-40 nm boyutlarında olduğu hesaplandı. Altın nanoparçacıklar küre ve yıldız şeklinde oluştuğu görüldü.

Hesperetinin analitik tayini için poli(luminol) esaslı AuNP/p(LML)/GO/GCE ve poli(Sulfonazo III) easalı AuNP/p(SFO)/GO/GCE elektrotları hazırlandı. Bu elektrotlarda hesperetinin kalibrasyon grafikleri amperometrik ve doğrusal taramalı voltammetri (LSV) ile oluşturuldu. Elektrotun tekrarlanabilirliği ve hesperetin tayinine girişim çalışmaları yapıldı. Hesperetinin LSV ile artan derişim grafiğinden AuNP/p(LML)/GO/GC elektrotta 2x10-8 M – 1x10-4 M doğrusal olduğu ve belirtme sınırı 6x10-9 M olarak hesaplandı. Hesperetinin AuNP/p(SFO)/GO/GC elektrotta ise 6x10-8 M – 1x10-3 M aralığında doğrusal olduğu bulundu. Bu elektrot için belirtme alt sınırı 2x10-8 M olarak hesaplandı. 
Geliştirilen modifiye elektrotlarda portakal kabukları ekstraktlarındaki hesperetin tayini standart katma yöntemi ile analizlendi ve geri kazanım çalışmaalrı yapıldı.

Abstract:
Hesperetin is a natural flavonoid found in the peels of citrus fruits such as oranges, grapefruits and tangerines. Hesperetin has antioxidant properties due to its strong polyphenolic structure. It has started to be used in health treatments in recent years due to its anti-cancer properties. New and practical methods are needed for the sensitive determination of hesperetin. For this purpose, a new electrochemical sensor platform has been prepared.

In this thesis project, seven different organic dyes were polymerized onto the graphene oxide (GO/GCE) electrode surface electrochemically using cyclic voltammetry. Optimization of these electrodes was tested by electrochemical oxidation of hesperetin. Such as monomer concentration, number of coating cycles, pH, etc. experimental parameters were optimized. Then, conductive polymer-coated graphene oxide electrode was modified with gold nanoparticles (AuNP) by cyclic voltammetry. 

The polymers that best responded to the electrochemical behavior of hesperetinin were determined as poly(luminol) and poly(Sulfonazo III). Surface characterization of these modified electrode materials was performed by SEM-EDX analysis. The gold nanoparticles formed on the surface of graphene oxide modified electrodes were calculated to be 20-40 nm in size. Gold nanoparticles were observed to form in the shape of spheres and stars.

For the analytical determination of hesperetin, poly(luminol) based AuNP/p(LML)/GO/GCE and poly(Sulfonazo III) based AuNP/p(SFO)/GO/GCE electrodes were prepared. Calibration graphs of hesperetin at these electrodes were created by amperometric and linear scanning voltammetry (LSV). Reproducibility of the electrode and interference in the determination of hesperetin were studied. From the graph of increasing concentration of hesperetin with LSV, it was calculated that 2x10-8 M – 1x10-4 M was linear in the AuNP/p(LML)/GO/GC electrode and the detection limit was calculated as 6x10-9 M. Hesperetin was found to be linear in the range of 6x10-8 M – 1x10-3 M at the AuNP/p(SFO)/GO/GC electrode. The lower limit of specification for this electrode was calculated as 2x10-8 M.

The determination of hesperetin in orange peel extracts was analyzed by the standard addition method on the developed modified electrodes and recovery studies were performed.