Sars-cov-2 (COVİD-19) tedavisinde kullanılan antiviral ilaçların seçici ve duyarlı sensörlerle tayini
Determination of antiviral drugs used in the treatment of sars-cov-2 (COVİD-19) with selective and sensitive sensors
Yazar: AHMET ÇETİNKAYA
Danışman: PROF. DR. SİBEL AYŞIL ÖZKAN
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Analitik Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Analitik analiz = Analytical analysis ; Analitik kimya = Analytical chemistry ; Analitik yöntem = Analytical method ; Analitik çalışmalar = Analytic studies ; Antiviral ajanlar = Antiviral agents ; Elektrokimya = Electrochemistry ; Elektrokimyasal sensörler = Electrochemical sensors ; Elektrokimyasal yöntem = Electrochemical method ; Elektrokimyasal ölçümler = Electrochemical measurements ; Ribavirin = Ribavirin

Özet:
Doktora tez çalışması kapsamında antiviral ilaçlardan ribavirin (RIB), molnupiravir (MOL), umifenovir (UMI) ve kamostat mesilat (KAM)'ın seçici ve hassas analizine yönelik moleküler baskılı polimer (MIP) temelli sensörler geliştirilmiştir. Geliştirilen sensörlerin elektrokimyasal ve yüzey karakterizasyonları dönüşümlü voltametri (DV), elektrokimyasal impedans spektroskopisi (EIS), taramalı elektron mikroskopisi (SEM), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), atomik kuvvet mikroskopisi (AFM) ve temas açısı yöntemleri kullanılarak değerlendirilmiştir.

RIB tespiti için ilk kez elektropolimerizasyon (EP) ve fotopolimerizasyon (FP) tekniklerinde sırasıyla pirol-para aminofenil boronik asit (Py-p-AFBA) ve urasil metakrilat (UraM) gibi farklı fonksiyonel monomerler kullanılarak MIP temelli elektrokimyasal sensörler geliştirilmiştir. Poli(Py-co-p-APBA)/RIB@MIP/CKE ve UraM/RIB@MIP/CKE sensörlerin analitik performansları diferansiyel puls voltametrisi (DPV) kullanılarak değerlendirilmiştir. Geliştirilen sensörler, RIB'a karşı yüksek baskı faktörü (IF) ile mükemmel bir seçiciliğe sahiptir.

 	MOL'ün elektrokimyasal analizi için EP ve FP yöntemlerinde monomer olarak sırasıyla pirol-3-tiyonil boronik asit (Py-3-TBA) ve guanin metakrilat (GuaM) kullanılarak MIP temelli sensörler hazırlanmıştır. Geliştirilen Poli(Py-co-3-TBA)]/MOL@MIP/CKE ve GuaM/MOL@MIP/CKE sensörlerin teşhis sınırı (TS) değerleri  sırasıyla 6.01x10-13 M ve 1.13x10-13 M olarak hesaplanmıştır. Farmasötik formlarda ve ticari serum numunelerinde elde edilen iyi geri kazanım değerleri sensörlerin bu numunelere başarılı bir şekilde uygulanabildiğini göstermiştir. 

 	UMI'nin seçici ve duyarlı analizi için fonksiyonel monomer olarak butil metakrilat (BuMA), gözenekli yapı oluşturmak için bor nitrür (B3N3) kullanılarak MIP temelli elektrokimyasal sensör hazırlanmıştır. Geliştirilen sensör DPV ve EIS gibi farklı elektroanalitik yöntemler kullanılarak UMI'nin analizine başarılı bir şekilde uygulanmıştır. UMI@B3N3/BuMA@MIP/CKE sensörünün yüksek duyarlılığını gösteren TS değerleri DPV ve EIS yöntemleri için sırasıyla 4.82x10-14 M ve  2.34x10-14 M olarak hesaplanmıştır. Girişim ve IF analizleri geliştirilen sensörlerin yüksek seçiciliğini doğrulamıştır. 

KAM'ın daha hassas ve duyarlı analizi için perde baskılı elektrotlar (SPAuE) kullanılarak hem MIP temelli sensör hem de sahte baskılı polimer (DIP) temelli sensörler hazırlanmıştır. Geliştirilen sensörlerin performansları dikkate alındığında poli(Py-co-p-ABA)@KAM@MIP/SPAuE sensörünün hem analitik validasyon parametreleri hem de uygulanabilirliği açısından diğer etken maddelerle hazırlanmış DIP sensörlere göre oldukça etkili sonuçlar elde edilmiştir. 

Sonuç olarak; RIB, MOL, UMI ve CAM'ın elektrokimyasal analizi için geliştirilen MIP tabanlı sensörlerin mevcut yöntemlere göre daha avantajlı ve alternatif yöntemler olduğu kanıtlanmıştır.

Anahtar Sözcükler: Ribavirin, Molnupiravir, Umifenovir, Kamostat mesilat, Elektrokimyasal sensör, Moleküler baskılı polimerler

Abstract:
Within the scope of my doctoral thesis, molecularly imprinted polymer (MIP) based sensors were developed for the selective and sensitive analysis of the antiviral drugs ribavirin (RIB), molnupiravir (MOL), umifenovir (UMI), and camostat mesylate (CAM). Electrochemical and surface characterizations of the developed sensors were evaluated using cyclic voltammetry (DV), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), scanning electron microscopy (SEM), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), atomic force microscopy (AFM) and contact angle methods.

For the detection of RIB, MIP-based electrochemical sensors were developed for the first time using different functional monomers such as pyrrole-para aminophenyl boronic acid (Py-p-APBA) and uracil methacrylate (UraM) in electropolymerization (EP) and photopolymerization (PP) techniques, respectively. Analytical performances of poly(Py-co-p-APBA)/RIB@MIP/GCE and UraM/RIB@MIP/GCE sensors were evaluated using differential pulse voltammetry (DPV). The developed sensors have excellent selectivity with a high imprintig factor (IF) against RIB.

For the electrochemical analysis of MOL, MIP-based sensors were prepared by using pyrrole-3-thionyl boronic acid (Py-3-TBA) and guanine methacrylate (GuaM) as monomers in the EP and PP methods, respectively. The limit of detection (LOD) values of the developed poly(Py-co-3-TBA)]/MOL@MIP/GCE and GuaM/MOL@MIP/GCE sensors were calculated as 6.01x10-13 M and 1.13x10-13 M, respectively. The good recovery values obtained in pharmaceutical forms and commercial serum samples showed that the sensors were successfully applied to these samples.

For the selective and sensitive analysis of UMI, a MIP-based electrochemical sensor was prepared using butyl methacrylate (BuMA) as a functional monomer and boron nitride (B3N3) to form a porous structure. The developed sensor has been successfully applied to the analysis of UMI using different electroanalytical methods such as DPV and EIS. LOD values indicating the high sensitivity of the UMI@B3N3/BuMA@MIP/GCE sensor were calculated as 4.82x10-14 M and 2.34x10-14 M for the DPV and EIS methods, respectively. Interference and IF analysis confirmed the high selectivity of the developed sensors.

For more sensitive and selective analysis of CAM, both MIP-based sensor and dummy imprinted polymer (DIP)-based sensors were prepared using screen printed gold electrodes (SPAuE). Considering the performances of the developed sensors, very effective results were obtained for the poly(Py-co-p-ABA)@CAM@MIP/SPAuE sensor in terms of both analytical validation parameters and applicability compared to DIP sensors prepared with other active compounds.

Consequently, MIP-based sensors developed for the electrochemical analysis of RIB, MOL, UMI, and CAM have proven to be more advantageous and alternative methods compared to existing methods.

Keywords: Ribavirin, Molnupiravir, Umifenovir, Camostat mesylate, Electrochemical sensor, Molecularly imprinted polymers