Fosfat iyonlarını tayin edebilen elekrokimyasal aptasensör geliştirilmesi
Development of the electrochemical aptasensor which can determinate phosphate ions
Yazar: ELİF ESRA ALTUNER
Danışman: PROF. DR. VELİ CENGİZ ÖZALP
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Biyosensörler tarımda, ilaç kimyasında, doku kimyasında ve daha birçok dalda kullanılmakta olan yüksek seçiciliğe sahip aygıtlardır. Aptasensörler ise, aptamerlerin afinite molekülü olarak kullanıldığı biyosensörlerdir. Sensörlerde enzimler katalizleyici rol yapmakta olup enzimlerin  pahalılığı ve belli şartlarda dayanıklı olmaması nedeniyle yapay enzim arayışına gidilmiştir. Bu çalışmada fosfat miktarını tayin edebilen ve peroksidaz aktiviteye bağlı olarak sinyal verebilen bir aptasensör geliştirilmiştir. Bunun için bu çalışmada kullanılan aptasensör formatına en uygun niteliği sağlayacak yapay enzim arayışına gidilmiştir. İlk önce kitosan-kobalt (II) (CTS-Co(II) ), sonra ayrı ayrı ölçümlerle kobalt iyonu ile kitosanda denenmesiyle  istenilen sonuç alınamaması üzerine  en son ticari temin edilen paladyum karbon (Pd/C) üzerinde çalışılarak  peroksidaz (HRP)  aktiviteleri incelenmiştir. En uygun peroksidaz enzimatik sonuçlar Pd/C da elde edilmiştir. Pd/C nun  HRP enzimini taklit etmesi üzerine aptasensör çalışmasına başlanılmıştır. Çalışmalarda 3,3'5,5' tetrametilbenzidin (TMB) substrat olarak seçilmiştir.  Önce mesoporöz silika nano parçacıklar (MSNPs) sentezlenmiştir. MSNPs içine TMB hapsedilerek kovalent bağlarla fosfat iyonları tutturulmuştur. Böylece fosfat iyonları varlığında TMB salınımı hızlanmıştır. Aptasensör  ölçümlerinde karakterizasyon analizlerinde  transmisyon elektron mikroskopi (TEM) ile  ekran görüntüsüne ve DLS&ELS ile partikül boyutlarına bakılmıştır. CTS-Co(II) ve CTS  ile ticari Pd/C için FTIR, ICP-OES, ve TGA'dan yardım alınmıştır. Bunun yanı sıra elektrokimyasal uygulamalarda döngüsel voltametri (CV), teşhis sınırı (LOD), tayin alt sınırı (LOQ) ile sensör geliştirmeye yönelik çalışmalar yapılarak fosfat duyarlılığına dayanan bir aptasensör geliştirilmiştir.

Abstract:
Biosensors are highly selective devices used in agriculture, pharmaceutical chemistry, tissue chemistry, and many other branches. Aptasensors are biosensors in which aptamers are used as affinity molecules. Enzymes act as catalysts in sensors, and artificial enzymes have been sought due to their high cost and lack of stability under certain conditions. In this study, an aptasensor that can determine the amount of phosphate and give a signal depending on the peroxidase activity has been developed. For this purpose, an artificial enzyme has been searched to provide the most appropriate quality to the aptasensor format used in this study. First, chitosan-cobalt (II) (CTS-Co (II)), and then when the cobalt ion was tested with chitosan with separate measurements, the desired result could not be obtained, and the last commercially available palladium carbon (Pd / C) was studied and peroxidase (HRP) activities were examined. The most favorable peroxidase enzymatic results were found in Pd/C.  After Pd/C  imitates the HRP enzyme, aptasensor study was started. In the studies, 3.3'5.5 'tetramethylbenzidine (TMB) was chosen as the substrate. First, mesoporous silica nanoparticles (MSNPs) were synthesized TMB is confined in MSNPs and attached with phosphate ions by covalent bonds. Thus, TMB release was accelerated in the presence of phosphate ions. In the characterization analysis of aptasensor measurements, the screen image with transmission electron microscopy (TEM) and particle sizes with DLS & ELS were examined. Assistance was received from FTIR, ICP-OES, and TGA for CTS-Co (II) and CTS and commercial Pd/C. Also, studies were carried out to develop sensors with cyclic voltammetry (CV), detection limit (LOD), limit of quantification (LOQ) in electrochemical applications, and an aptasensor based on phosphate sensitivity was developed.