Gıda güvenliği ve ilaç analizlerine yönelik nanoyapılıhibrit malzemeler destekli elektrokimyasal algılamaplatformlarının geliştirilmesi
Development of nanostructured hybrid material–supportedelectrochemical sensing platforms for food safety andpharmaceutical analysis
- Tez No: 1002646
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET ASLANOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Harran Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Analitik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu doktora tezi, karmaşık örnek matrislerinde gıda katkı maddeleri, biyoaktif bileşikler ve farmasötikVajanların ultra-duyarlı voltametrik tayini için gelişmiş nanoyapılı elektrokimyasal sensörlerin tasarımı ve üretimine odaklanmaktadır. Temel strateji; grafen nanoplateletler (GNP), çok duvarlı karbon nanotüpler (MWCNT) ve karbon nanolifler (CNF) gibi iletken karbon nanomalzemelerin; Nb, Ta, AZO, ITO, W, Sb₂O₃, Dy₂O₃, Eu₂O₃–Y₂O₃, Gd₂O₃ ve Pr₆O₁₁ gibi geçiş metalleri ve nadir toprak metal/metal oksit nanoparçacıkları ile sinerjik entegrasyonuna dayanmaktadır. Bu hibrit nanokompozitler camy karbon elektrot (GCE) yüzeyine immobilize edilerek geliştirilmiş elektrokatalitik aktivite, artmış elektroaktif yüzey alanı ve azalmış yük transfer direnci özelliklerine sahip yüksek performanslı algılama platformları oluşturulmuştur. SEM, EDX, XRD, döngüsel voltametri ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi kullanılarak gerçekleştirilen kapsamlı karakterizasyon çalışmaları, karbon nanoyapılar ile metal/metal oksit nanoparçacıkları arasındaki sinerjik etki sayesinde arayüzey elektron transferinin iyileştiğini ve bol miktarda aktif merkezin oluştuğunu doğrulamıştır. Geliştirilen sensörler; yenilebilir yağlarda tersiyer bütilhidrokinon (TBHQ) ve bütillenmiş hidroksianisol (BHA), içeceklerde günbatımı sarısı, Mirra kahvesinde klorojenik asit, biber reçelinde kapsaisin ve biyolojik ile farmasötik örneklerde sülfadiazin, yohimbin, ritodrin ve parasetamol tayininde başarıyla uygulanmıştır. Platformlar nanomolar ile mikromolar seviyeler arasında geniş doğrusal çalışma aralıkları ve 10⁻¹⁰ M düzeyine ulaşan oldukça düşük tayin limitleri sergilemiştir. 125,28 μA μM⁻¹'e kadar yüksek hassasiyet, düşük RSD değerleri ile mükemmel tekrarlanabilirlik ve tekrarlanabilirlik, yüksek seçicilik ve iyi uzun dönem kararlılık elde edilmiştir. Gözlenen üstün performans; karbon nanomalzemelerin sağladığı iletken ağ yapıları ile metal oksitlerin sunduğu katalitik aktif merkezler ve oksijen boşluklarının hızlı elektron transferini ve etkin elektrooksidasyon süreçlerini kolaylaştırmasına bağlanmaktadır. Gerçek örnek analizleri tatmin edici geri kazanım değerleri ve minimum matriks etkisi göstermiş, böylece önerilen sensörlerin pratik uygulanabilirliğini doğrulamıştır. Sonuç olarak bu tez, nanokompozit ile modifiye edilmiş elektrotlara yönelik sistematik ve yenilikçi bir yaklaşım sunmakta ve gıda güvenliği, farmasötik ve biyolojik analizler için ekonomik, hızlı ve yüksek duyarlılığa sahip elektrokimyasal yöntemlerin geliştirilmesine katkı sağlamaktadır.
Özet (Çeviri)
This PhD thesis focuses on the design and fabrication of advanced nanostructured electrochemical sensors for the ultra-sensitive voltammetric determination of food additives, bioactive compounds, and pharmaceutical agents in complex matrices. The core strategy is based on the synergistic integration of conductive carbon nanomaterials—graphene nanoplatelets (GNPs), multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs), and carbon nanofibers (CNFs)—with transition and rare-earth metal/metal oxide nanoparticles such as Nb, Ta, AZO, ITO, W, Sb₂O₃, Dy₂O₃, Eu₂O₃–Y₂O₃, Gd₂O₃, and Pr₆O₁₁. These hybrid nanocomposites were immobilized onto glassy carbon electrodes (GCEs) to construct high-performance sensing platforms with enhanced electrocatalytic activity, enlarged electroactive surface area, and reduced charge transfer resistance. Comprehensive characterization using SEM, EDX, XRD, cyclic voltammetry, and electrochemical impedance spectroscopy confirmed improved interfacial electron transfer and abundant active sites due to the synergistic effects between carbon nanostructures and metal/metal oxide nanoparticles. The developed sensors were successfully applied to the determination of tert-butylhydroquinone (TBHQ) and butylated hydroxyanisole (BHA) in edible oils, sunset yellow in beverages, chlorogenic acid in Mirra coffee, capsaicin in pepper jam, and the pharmaceuticals sulfadiazine, yohimbine, ritodrine, and paracetamol in biological and pharmaceutical samples. The platforms exhibited wide linear ranges from nanomolar to micromolar levels and ultra-low detection limits reaching 10⁻¹⁰ M. High sensitivities (up to 125,28 μA μM⁻¹), excellent repeatability and reproducibility (low RSD values), strong selectivity, and good long-term stability were achieved. The enhanced performance is attributed to the conductive networks provided by carbon nanomaterials and the catalytic active sites and oxygen vacancies introduced by metal oxides, facilitating rapid electron transfer and efficient electrooxidation processes. Real sample analyses demonstrated satisfactory recovery values and minimal matrix interference, confirming the practical applicability of the proposed sensors. Overall, this thesis presents a systematic and innovative approach to nanocomposite-modified electrodes, contributing to the development of cost-effective, rapid, and highly sensitive electrochemical methods for food safety, pharmaceutical, and biological analysis.
Benzer Tezler
- Development of a spatial model on nuclear power plant accidents based on vulnerability and evacuation plans
Kırılganlık ve tahliye planlarına dayalı nükleer santral kazaları için mekansal bir modelin geliştirilmesi
MARYNA BATUR
Doktora
İngilizce
2025
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. REHA METİN ALKAN
- Preparation and characterization of carbon quantum dot- based composite thin films
Karbon kuantum nokta esaslı kompozit ince filmlerinin hazırlanması ve karakterizasyonu
RAMAZAN FERHAT ERDEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEDEN BEYHAN
- Serological investigation of peste des petits ruminants in lambs in Iraq-Kirkuk region
Irak–Kerkük bölgesinde kuzularda küçük ruminant vebası (pestedes petits ruminants ppr)'ın seroprevalansı
SARWAT KHORSHED RAHEEM
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Sağlık YönetimiVan Yüzüncü Yıl ÜniversitesiSağlık Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜLEYMAN KOZAT
- Üre tayinine yönelik biyosensör geliştirilmesi ve karakterizasyonu
Development and characterization of biosensor for the determination of urea
BAHAR DİNDAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
BiyokimyaYıldız Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EMİNE KARAKUŞ
- A portable electrochemical biosensor for highly sensitive automated-quantitative analysis of analytes
Analitlerin yüksek hassasiyette otomatik nicel analizine yönelik portatif elektrokimyasal biyosensör
FATMA KURUL
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
BiyomühendislikDokuz Eylül ÜniversitesiBiyomedikal Teknolojiler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERHAT TOZBURUN
DR. ARİF ENGİN ÇETİN