DPPH, FRAP ve FCR antioksidan kapasitelerin tayini için potansiyometrik sensörlerin geliştirilmesi ve potansiyometrik çalışma şartlarının incelenmesi
Development of potentiometric biosensors for determination of DPPH, FRAP and FCR antioxidant capacities and investigation of potentiometric working conditions
Yazar: İLYAS YILDIZ
Danışman: PROF. DR. ÖMER IŞILDAK
Tokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Analitik kimya = Analytical chemistry ; Antioksidanlar = Antioxidants ; Biyosensörler = Biosensors ; Potansiyometri = Potentiometry ; Sensörler = Sensors

Özet:
Bu tez çalışmasında vücudumuzda gerçekleşen reaksiyonlar sonucunda yan ürün olarak açığa çıkan oldukça kararsız moleküller olan serbest radikallerin etkilerini yok eden ve insan sağlığı açısından oldukça önemli olan antioksidanların belirlenmesinde mevcut klasik yöntemlere alternatif olarak hızlı, ekonomik ve duyarlı potansiyometrik biyosensörler geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda DPPH radikal giderme testi, toplam fenolik testi (FCR), ve Demir(III) indirgeme gücü testleri (FRAP) için ayrı ayrı potansiyometrik biyonsensörler geliştirilmiştir. Geliştirilen her bir biyosensörün seçiciliği, tekrarlanabilirliği, tayin limiti, doğrusal çalışma aralığı ve cevap zamanı gibi potansiyometrik performanslarını niteleyen özellikler belirlenerek antioksidan aktivitenin ölçülebilirliği araştırılmıştır. Geliştirilen DPPH•-seçici PVC membran biyosensör için optimum membran bileşimi % 17,5 iyonofor, % 45,0 PVC, % 37,5 dibütilftalat olarak belirlendi. Biyosensörün DPPH• radikal çözeltisinin 18,75 – 300 mg L-1 konsantrasyon aralığında R2 değeri 0,9984 ve tayin limiti 12,75 mg L-1 elde edilmiştir. FCR-seçici PVC membran biyosensörü için en uygun membran bileşim oranı, % 5,0 Gallik asit, % 30,0 PVC, % 65,0 dibütilftalat olarak belirlendi. Biyosensörün FCR çözeltisinin 0,031 – 0,5 mol L-1 'lık konsantrasyon aralığında R2 değeri 0,9996 ve tayin limiti 0,022 mol L-1 elde edilmiştir. FRAP-seçici biyosensörü için en uygun membran bileşimi oranı % 7,0 demir(II)kuersetin, % 34,0 PVC, % 59,0 BEHS olarak belirlendi. Biyosensörün Fe(III) çözeltisinin 1,0×10-5 – 1,0×10-1 mol L-1 'lik konsantrasyon aralığında R2 değeri 0,9994 ve tayin limiti 8,0 × 10-6 mol L-1 elde edilmiştir. Geliştirilen biyosenesörler bitki örneklerine başarılı bir şekilde uygulandı ve antiioksidan tayini oldukça yüksek geri kazanımlarla gerçekleştirildi.

Abstract:
In this thesis study, it is aimed to develop fast, low-cost, and sensitive potentiometric biosensors as an alternative to existing classical methods in the determination of antioxidants, which are very important for human health and scavenge the effects of free radicals, which are highly unstable molecules that are released as a by-product as a result of reactions in our body. For this purpose, potentiometric biosensors have been developed separately for DPPH radical scavenging test, total phenolic test (FCR), and Iron (III) reducing power tests (FRAP). The measurability of antioxidant activity was investigated by determining the properties that characterize the potentiometric performance of each developed biosensor, such as selectivity, reproducibility, detection limit, linear operating range and response time. The optimum membrane composition for the developed DPPH•-selective PVC membrane biosensor was determined as 17.5% ionophore, 45.0% PVC, 37.5% dibutylphthalate. The biosensor's R2 value and detection limit were 0.9984 and 12.75 mg L-1 respectively, in the concentration range of 18.75 – 300 mg L-1 of DPPH• radical solution. The optimal membrane composition ratio for the FCR-selective PVC membrane biosensor was determined as 5.0% Gallic acid, 30.0% PVC, 65.0% dibutylphthalate. The biosensor's R2 value and detection limit were 0.9986 and 0.022 mol L-1 respectively, in the concentration range of 0.031 - 0.5 mol L-1 of FCR solution. The optimal membrane composition ratio for the FRAP-selective biosensor was determined as 7.0% iron(II)-quercetin complex, 34.0% PVC, 59.0% BEHS. The biosensor's R2 value and detection limit were 0.9994 and 8.0 × 10-6 mol L-1 respectively, in the concentration range of 1.0×10-5 – 1.0×10-1 mol L-1 of Fe(III) solution. The developed biosensors were successfully applied to plant samples and antioxidant determination was carried out with very high recoveries.