İdrar örneklerindeki uçucu organik bileşiklerin analizi için ince film mikroekstraksyon yöntemlerinin geliştirilmesi
Development of thin film microextraction for the determination of volatile organic compounds in urine samples
Yazar: UMUT CAN UZUN
Danışman: DOÇ. DR. LEVENT PELİT
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Uçucu organik bileşikler (VOC'ler) kan, idrar, nefes, ter ve dışkı gibi vücut sıvılarından salınabilir. Bazı VOC'lerin bireyin metabolik ve fizyolojik durumunu temsil ettiği düşünülürse, hastalıklarının değerlendirilmesinde kullanılabilirler. Gaz kromatografisi, özellikle gaz kromatografisi-kütle spektrometresi (GC-MS) tekniği, VOC türlerinin tanımlanması ve düşük derişimlerde güvenilir bir şekilde ölçülmesi için kullanılabilir. Metabolitlerin geniş kimyasal yapıları göz önüne alındığında, farklı metabolitlerin analizi için uygun yöntemler geliştirmek önemlidir. GC-MS ile yapılan idrar çalışmaları, hastalıkların teşhisi için metabolitlerin kesin olarak tanımlanmasını sağlamıştır. Gaz kromatografik analizinden önce ince film mikroözütüleme (IFME) gibi farklı tipte numune hazırlama teknikleri kullanılabilir.
IFME çubukları, diğer numune hazırlama tekniklerinin dezavantajlarını ortadan kaldırmak için tasarlanmıştır ve bu teknik, çok çeşitli örneklerde VOC'lerin özütlemesi için uygun bir araçtır. Örnekleme adımından sonra analitler, bir çözücü ile desorbe edildikten veya termal ısıtma ile gaz kromatografik sistemine gönderilirler. IFME'nin termal desorpsiyon prosedürü için bir termal desorpsiyon sistemi gereklidir.
Bu tezde, idrar örneklerinde 12 farklı VOC analizi için IFME tekniğinin geliştirilmesi amaçlanmıştır ve deneyler sentetik idrar ortamında yürütülmüştür. İdrar matrisindeki hedef analitlerin analizi için poliyanilin (PANI), polifuran, poliakrilonitril (PAN) ve ZnO, grafen, grafen oksit, çok duvarlı karbon nanotüp ve tek duvarlı karbon nanotüp modifiye PAN kaplamaları kullanılmıştır. Bu IFME çubukları arasında PANI-IFME, hedef analitler için en iyi yanıtı vermiştir. Önerilen yöntemin özütleme ve analiz parametreleri PANI çubukları ile optimize edilmiştir. Sadece stiren, benzaldehit, limonen, toluen ve 2-oktenal VOC'ler için lineer sonuçlar elde edilmiştir. Geliştirilen yöntemin belirtme sınırı (LOD), saptama limiti (LOQ), geri kazanım ve tekrarlanabilirlik değerleri sırasıyla, 1.4-13.3 µg/L, 4.6-44.3 µg/L, % 39.8-%114.8 ve %2.3-12.6 arasında bulunmuştur. Önerilen yöntem, idrar matrisindeki hedef VOC'lerin analizi için kolayca uygulanabilirdir.

Abstract:
Volatile organic compounds (VOCs) can be released from the body fluids such as blood, urine, breath, sweat, and feces. As some of VOCs are thought to represent the metabolic and physiological condition of the individual, they could be used for the assessment of  diseases. Gas chromatography, especially gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS) technique, can be used for the identification and also a reliable determination of VOCs at low-level concentrations. Given the wide range of chemical structures of metabolites, it is important to develop suitable method for the analysis of different metabolites. Urine studies have recently enabled the precise identification of metabolites for the diagnose of diseases by GC-MS. Different type of sample preparation techniques such as thin-film microextraction can be used before gas chromatographic analysis. 
TFME rods have been designed to eliminate the disadvantages of other sample preparation techniques and  this technique is a suitable tool for the extraction of VOCs in a wide range of samples. After the sampling step, analytes can be introduced to the gas chromatographic system after desorbing with a solvent or by thermal heating. The thermal desorption procedure of the TFME has required a thermal desorption system.
In this thesis, it is aimed to develop the TFME technique for 12 different VOC analysis in the urine samples and experiments were carried out in synthetic urine matrix. Polyaniline (PANI), polyfuran, polyacrylonitrile (PAN) as well as ZnO, graphene, graphene oxide, multi-walled carbon nanotube, and single-walled carbon nanotube modified PAN coatings were also used for the analysis of target analytes in the urine matrix. Among these TFME rods, PANI-TFME gave the best response for targeted analytes. The extraction and analysis parameters of the proposed method are optimized with PANI rods. Linear results are obtained only for styrene, benzaldehyde, limonene, toluene and 2-octenal VOCs. Limit of detection (LOD), the limit of quantification (LOQ), recovery and repeatability values of the developed method were found between 1.4-13.3 µg/L, 4.6-44.3 µg/L, 39.8% -114.8% and 2.3-12.6%, respectively. The proposed method can be easily applied for the analysis of target VOCs in the urine matrix.