Monodispers gözenekli formda metal oksit mikrokürelerin peroksidaz benzeri aktivitelerinin incelenmesi ve biyosensör geliştirilmesinde kullanımı
Investigation of peroxidase-like activity of monodisperse-porous metal oxide microspheres and their usage in the development of biosensors
Yazar: BURCU GÖKÇAL
Danışman: PROF. DR. SÜLEYMAN ALİ TUNCEL ; DR. ÖĞR. ÜYESİ FATOŞ ÇİĞDEM KİP
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Çok basamaklı hidroliz-kondenzasyon yöntemi kullanılarak manyetik, monodispers ve gözenekli formda silika mikroküreler sentezlenmiştir. Mikrokürelerin yüzeyi SiO2 ile kaplanmıştır (SiO2@MagSiO2). Altın nanopartiküller (Au NP) Turkevich metodu ile sentezlenmiş ve SiO2@MagSiO2 mikroküreler üzerine immobilize edilmiştir. Ardından glukoz oksidaz (GOx), SiO2@MagSiO2 mikroküreler üzerine immobilize edilmiş Au NP'e bağlanmıştır. Brunauer-Emmett-Teller (BET) , Taramalı elektron mikroskobu (SEM), Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), Geçirimli elektron mikroskobu (TEM), Titreşimli örnek manyetometrisi analizi (VSM), ve X-ray fotoelektron spektroskopisi (XPS) ve X-Işını Kırınım Analizi (XRD) analiz yöntemleri kullanılarak GOx@Au@SiO2@MagSiO2 mikrokürelerin özellikleri belirlenmiştir. GOx@Au@SiO2@MagSiO2 mikroküreler kullanılarak glikozun tek basamaklı tayininde oksidasyonla üretilen H2O2, ilave edilen sentetik substrat 3,3',5,5'-tetrametilbenzidin (TMB) ile GOx @Au@SiO2@MagSiO2 mikrokürelerin peroksidaz benzeri aktivitesi ile reaksiyona girmiştir. Mikrokürelerin peroksidaz benzeri aktivitesi farklı pH, substrat derişimlerinde incelenmiştir. GOX@Au@SiO2@MagSiO2 mikrokürelerinin glikoza karşı seçiciliği ve stabilitesi değerlendirilmiştir. Nanozim yapıları için Lineweaver-Burk ve Michaelis Menten (MM) Lineweaver-Burk grafikleri çizilerek Km ve rm değerleri hesaplanmıştır. GOX@Au@SiO2@MagSiO2 ve Au@SiO2@MagSiO2 mikroküreler için rm değerleri sırasıyla 11.1 ve 47.84 μM/dakika olarak hesaplanmıştır. Geliştirilen nanozim ile, ön işleme tabi tutulmadan, insan tam-kan örneğindeki glikoz derişiminin 2.8-38.9 mM aralığında doğrudan belirlenmesine sağlayan kalibrasyon türetilmiştir.

Abstract:
Magnetic-monodisperse and porous microspheres were synthesized using hydrolysis and condensation method. The surface of microspheres was again covered with SiO2 structure. Gold nanoparticles (Au NP) were synthesized by Turkevich method and immobilized on SiO2@MagSiO2 microspheres. Glucose oxidase (GOx) was bound to Au NPs immobilized on SiO2@MagSiO2 microspheres. The physical and chemical properties of GOx@Au@SiO2@MagSiO2 microspheres were determined by Nitrogen adsorption-desorption method, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), Scanning electron microscope (SEM), Transmission electron microscopy (TEM), Vibration sample magnetometry analysis (VSM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and X-Ray Diffraction Analysis (XRD) methods.In one-pot determination of glucose using peroxidase-like activity of GOx@Au@SiO2@MagSiO2 microspheres, the hydrogen peroxide produced by oxidation induced by immobilized GOx was reacted with the synthetic substrate 3,3',5,5'-tetramethylbenzidine (TMB). The peroxidase-like activity of GOx@Au@SiO2@MagSiO2 microspheres was investigated by changing the substrate concentration and pH. The selectivity against glucose and stability of GOx@Au@SiO2@MagSiO2 microspheres were also evaluated. The measurements were carried out using a UV-Vis spectrophotometer. Km and rm values were calculated by plotting Lineweaver-Burk and Michaelis Menten graphs with the developed nanozymes. The rm values for GOx@Au@SiO2@MagSiO2 and Au@SiO2@MagSiO2 microspheres were calculated as 11.1 and 47.84 μM / min, respectively. The calibration curves with the developed nanozme were obtained for direct determination of glucose concentration in human whole-blood without any pretreatment.