Pestisit tayinine yönelik biyosensör geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of biosensor for the pesticide analysis
Yazar: SUNA TİMUR
Danışman: PROF. DR. AZMİ TELEFONCU
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyokimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2001
Konu: Biyokimya = Biochemistry
Dizin: Asetilkolinesteraz = Acetylcholinesterase ; Biyosensörler = Biosensors ; Butirilkolinesteraz = Butyrylcholinesterase ; Pestisitler = Pesticides

Özet:
V ÖZET PESTİSİT TAYİNİNE YÖNELİK BİYOSENSÖR GELİŞTİRİLMESİ VE KARAKTERİZASYONU TİMUR, Suna Doktora Tezi, Biyokimya Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Azmi TELEFONCU Eylül 2001, 116 sayfa Pestisitlerin dünyada yaygınlaşan kullanımları, bu maddelerin çevresel analizlerine gösterilen ilgiyi arttırmaktadır. Geçmişte yaygın olarak kullanılan DDT, Aldrin, Lindan gibi organoklorlu insektisitlerin yerini günümüzde organofosfat pestisitleri almıştır. Bu grup bileşikler, çevresel kalıcılıkları organoklorlu maddelere göre daha az olmasına rağmen, akuatik ekosistemin dengesine yönelik ciddi bir problem yaratacak yüksek akut toksisiteye sahiptirler. Bu özellikten kaynaklanan ve insan sağlığını direk etkileyecek bir diğer önemli sorun ise gıda kontaminasyonudur. Ayrıca, bu maddelerin toksisitesi nedeniyle pestisit üretiminde çalışan işçilerin ve kullanıcıların sağlığının ciddi bir şekilde etkilendiği açıktır. Pestisit analizleri genellikle gaz kromatografısi ve HPLC gibi yöntemler ile gerçekleştirilmektedir. Ancak bu metodlar genellikle bir takım ön işlemleri (deriştirme vb.) gerektirmektedir ve yerinde analizler için kullanımları uygun değildir. Kolin esterazların inhibisyonlarını temel alan biyosensör sistemleri bu amaca yönelik oldukça kullanışlı sistemlerdir. Asetil- yada bütirilkolin klorürün enzimatik hidrolizi sonucu açığa çıkan protonun bir transduser ile tayini kolaylıkla mümkündür ve enzim inhibisyonu sonucunda enzimatik reaksiyon ürünündeki azalma pestisit konsantrasyonuyla orantılı olmaktadır.Bu çalışmada, organofosfat pestisitlerinin potansiyometrik tayinlerine yönelik asetilkolin esteraz(AChE) ve bütirilkolin esteraz(BuChE) enzimlerini temel alan jelatin ve kitosan tabanlı pratik biyosensörlerin hazırlanması hedeflenmiştir. Öncelikle, her iki enzim de sırasıyla jelatin ve kitosan membranlar vasıtasıyla pH elektrotları üzerine immobilize edilerek, jelatin ve kitosan tabanlı ACbE ve BuChE enzim elektrotları hazırlanmış ve karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir. Biyosensör performansını etkileyen bazı parametreler (pH, sıcaklık, substrat konsantrasyonu, organik çözgenler) araştırılarak, enzim elektrotlarının kararlılığı belirlenmiştir. Bunların yanısıra, pestisit tayinine yönelik olarak kullanılabilirlikleri incelenerek, bu amaca yönelik en uygun sistem tesbit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Asetilkolin esteraz(AChE), bütirilkolin esteraz (BuChE), biyosensör, enzim elektrodu, kitosan, jelatin, organofosfat pestisitleri, malatiyon, paratiyon-metil,metamidofos.

Abstract:
VII ABSTRACT DEVELOPMENT AND CHARACTERISATION OF BIOSENSOR FOR THE PESTICIDE ANALYSIS TİMUR, Suna Ph.D in Biochemistry Supervisor: Prof. Dr. Azmi TELEFONCU September 2001, H6 pages Increasing use of pesticides all-over the world has generated a growing interest for pesticide environmental monitoring. The organochlorine insecticides (DDT, Aldrin and Lindane) used in the past have been progressively replaced with organophosphate compounds. These compounds show environmental persistence lower than the organochlorines but have a higher acute toxicity which can be a serious problem for the equilibrium of aquatic ecosystems. Another problem is food contamination which could have a serious impact on human health. Moreover, the toxicity of these compounds has a direct impact on farmers and workers in pesticide manufacturing industries. The analysis of pesticides is generally carried out using gas chromatographic or HPLC methods. However, these methods generally require sample pretreatment and preconcentration steps and are not very suitable for field analysis. Biosensors based on the inhibition of cholinesterases are useful for this purpose. One of the resulting products of the enzymatic hydrolysis of acetyl- or butyrylcholine chloride; FT, can be easily detected by the transducer and the decrease in the concentration of the enzymaticreaction product caused by enzyme inhibition can be related to pesticide concentration. In this study, our goal was to develop simple biosensors based on cholinesterases; acetylcholinesterase(AChE) and butyrylcholinesterase (BuChE) immobilized on the surface of pH electrode by using gelatin and chitosan membranes, respectively, for the potentiometric detection of organophosphate pesticides. At first, AChE and BuChE biosensors which were prepared both with gelatin and chitosan, were characterized. Some parameters effecting the biosensor performance (pH, temperature, substrate concentration, organic solvents) and stability of the enzyme electrodes were also investigated. Moreover, usage of these enzyme electrodes in pesticide detection were tested, and the most suitable biosensor system was also determined. Key words : Acetylcholinesterase (AChE), butyrylcholinesterase (BuChE), biosensor, enzyme electrode, chitosan, gelatin, organophosphate pesticides, malathion, parathion-methyl, methamidophos.