L-lizin tayini için karbon nanomalzemelere dayalı amperometrik enzim elektrotlar hazırlanması
Construction of amperometric enzyme electrodes based on carbon nanomaterials for L-lysine determination
Yazar: CEREN KAÇAR
Danışman: PROF. DR. ESMA KILIÇ
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Lizin = Lysine

Özet:
Bu tez çalışmasında klinik tanı ve gıda kalitesi açısından önemli olan L-lizinin amperometrik tayini için, çeşitli karbon nanomalzemeler ve redoks medyatörü kullanılarak modifiye edilmiş dört farklı enzim elektrot geliştirilmesi amaçlandı. Bunun için karbon naomalzeme olarak grafen, grafen oksit, jelatin biyopolimeri içerisinde dağıtılmış çok duvarlı karbon nanotüp veya bunların uygun karışımları, medyatör olarak ise aynı zamanda bir redoks polimeri olan poli(vinilferrosen) kullanılarak camsı karbon elektrodun modifiye edilmesi planlandı. Hazırlanan modifiye elektrotlara lizin oksidaz enzimi glutaraldehit ve sığır serum albümini ile çapraz bağlama yöntemi kullanılarak immobilize edildi. Hazırlanan her bir elektrodun yüzey modifikasyonlarının belirlenmesi için bir yüzey görüntüleme tekniği olan taramalı elektron mikroskobundan yararlanıldı. Ayrıca, dönüşümlü voltametri ve elektrokimyasal empedans spektroskopi tekniğinden yararlanılarak elektrotların elektrokimyasal davranışları incelendi. Bu çalışmada ayrıca, hazırlanan enzim elektrotların her biri için; optimum çalışma koşulları, performans faktörleri ve enzim elektrotların gerçek numunelerde kullanılabilirliği ile ilgili çalışmalar da yapıldı. Hazırlanan elektrotlar arasında en iyi performans gösterdiği bulunan GR/MWCNT kompozit‒temelli L-lizin enzim elektrot (LyOx/PVF/MWCNT/GR/GCE) için; doğrusal çalışma aralığı 9,9×10-7‒7,0×10-4 M, duyarlık 17,79 μA mM-1 cm-2, gözlenebilme sınırı 9,2×10-8 M, Michaelis–Menten sabiti 0,31 mM, cevap süresi < 5 s ve tekrar kullanılabilirlik çalışması sonucunda elde edilen bağıl standart sapma %1,8 olarak belirlendi.

Abstract:
The aim of this study was to develop four different amperometric enzyme electrodes modified with various carbon nanomaterials and a redoks mediator for the amperometric determination of L-lysine which is important in clinical diagnosis and food quality. For this purpose, glassy carbon electrode was modified by using graphene, graphene oxide, multiwalled carbon nanotubes distributed in gelatin biopolymer or suitable mixtures of these carbon nanomaterials and poly(vinylferrocene) mediator which is also a redox polymer. Lysine oxidase enzyme was immobilized onto the modified electrodes by crosslinking with glutaraldehyde and bovine serum albumin. Scanning electron microscope which is a surface imaging technique was used for the determination of surface modification for each modified electrode. Furthermore, electrochemical behavior of the electrodes were examined utilizing cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy techniques. Moreover, optimum working conditions, performance factors and analytical applicability of the enzyme electrodes in real samples were investigated for each of the presented enzyme electrode. Among all the electrodes prepared in this study, GR/MWCNT composite–based L-lysine enzyme electrode showed the best performance characteristics (LyOx/PVF/MWCNT/GR/GCE); the linear working range was 9.9×10-7‒7.0×10-4 M, sensitivity was 17.79 μA mM-1 cm-2, limit of detection was 9.2×10-8 M, Michaelis–Menten constant was 0.31 mM, response time was <5 s and relative standard deviation of the calibration graphs of repeatability was 1.8%.