Geri Dön

Kan zehirleyici ajan siyanür iyonunun tespiti için yeni kimyasal sensörlerin tasarımı, sentezi ve uygulanabilirliği

Design, synthesis, and applicability of novel chemical sensors for the detection of blood agent cyanide ion

PDF İndir

  1. Tez No: 1013731
  2. Yazar: ALİ SERT
  3. Danışmanlar: PROF. DR. SERKAN ERDEMİR
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Acil Tıp, Kimya, Savunma ve Savunma Teknolojileri, Emergency Medicine, Chemistry, Defense and Defense Technologies
  6. Anahtar Kelimeler: Floresans, KBRN, Kimyasal Sensör, Siyanür, Toksisite, Fluorescence, CBRN, Chemical Sensor, Cyanide, Toxicit
  7. Yıl: 2026
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Selçuk Üniversitesi
  10. Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimyasal, Biyolojik, Radyolojik ve Nükleer Savunma Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Bu tez çalışmasında, KBRN kan zehirleyici ajanlar sınıfında yer alan ve toksik etkileri nedeniyle büyük bir tehdit oluşturan CN⁻ iyonunun tespiti amacıyla yeni nesil floresans tabanlı kimyasal sensörlerin tasarımı, sentezi ve performans değerlendirmesi gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın ilk aşamasında, π-konjuge yapı içeren ve siyanür iyonuna seçici olarak bağlanabilecek özellikte Reseptör 1 (R1), Reseptör 2 (R2), Reseptör 3 (R3) ve Reseptör 4 (R4) yapıları teorik olarak planlanmıştır. Bu yapılar, çeşitli Knoevenagel kondenzasyon reaksiyonları ve organik sentez protokolleri kullanılarak sentezlenmiş ve R1, R2, R3 ve R4 reseptörleri başarıyla elde edilmiştir. Elde edilen bileşiklerin yapısal karakterizasyonları ¹H-NMR, ¹³C-NMR, FT-IR, UV–Vis ve TOF-MS spektroskopik teknikleri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Tasarlanan dört reseptörün tamamı, CN⁻ iyonuna karşı orantısal (ratiometrik) floresans yanıt göstermiştir. Siyanür iyonu için hesaplanan dedeksiyon limiti (LOD) değerleri sırasıyla R1 için 0.036 µM, R2 için 0.28 µM, R3 için 0.30 µM ve R4 için 4.19 µM olarak belirlenmiştir. Tepki süreleri incelendiğinde ise R1 için 4 dk, R2 için 40 dk, R3 için 27 dk ve R4 için 52 dk olduğu tespit edilmiştir. Seçicilik, hassasiyet, pH toleransı ve dedeksiyon limiti değerleri floresans ve absorbsiyon spektroskopisi yöntemleriyle ayrıntılı olarak analiz edilmiştir. Geliştirilen reseptörlerin analitik performansları; CN⁻ iyonunun yanı sıra F⁻, Cl⁻, Br⁻, I⁻, N₃⁻, SH⁻, HSO₃⁻, ClO₄⁻, NO₃⁻, AcO⁻, H₂PO₄⁻, PO₄³⁻ ve SO₄²⁻ gibi çeşitli anyonlar ile test edilmiştir. Tüm reseptörlerin CN⁻ iyonuna karşı yüksek düzeyde seçicilik gösterdiği belirlenmiştir. Çok yönlü uygulama çalışmaları kapsamında tüm reseptörler için akıllı telefon destekli analiz yöntemi geliştirilmiştir. Ayrıca R1 ve R3 reseptörlerinin çevresel uygulanabilirliğini de-ğerlendirmek amacıyla bitki toprağı ve deniz kumu numuneleri başarıyla kullanılmıştır. Bunun yanı sıra, biyouyumluluklarının yüksek ve sitotoksisitelerinin düşük olması sayesinde bu reseptörlerle HeLa hücrelerinde CN⁻ görüntüleme çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Özellikle R1 reseptörü; düşük LOD değeri, kısa tepki süresi, çevresel örneklerdeki başarılı uygulanabilirliği ve biyouyumluluk sonuçları bakımından en dikkat çekici reseptör olarak öne çıkmıştır. Elde edilen bulgular, geliştirilen dört reseptörün hem laboratuvar koşullarında hem de saha uygulamalarında kullanılabilecek önemli bir potansiyele sahip olduğunu göstermektedir. Sonuç olarak bu tez çalışması siyanürün hızlı, seçici ve düşük maliyetli tespitine yönelik geliştirdiği yenilikçi floresans sensörler ile önemli bir bilimsel boşluğu doldurmuştur. Elde edilen bulgular, yalnızca analitik performans açısından değil, aynı zamanda KBRN tehditlerine karşı erken uyarı ve hızlı müdahale kapasitesinin güçlendirilmesi açısından da stratejik önem taşımaktadır. Çalışma, akademik literatüre sağladığı özgün katkıların ötesinde; toplum güvenliği, çevresel koruma ve ulusal savunma alanlarında geleceğin akıllı erken uyarı teknolojilerine yön verebilecek yüksek etki potansiyeline sahip bir bilimsel eser niteliği taşımaktadır.

Özet (Çeviri)

This thesis study focuses on the design, synthesis, and performance evaluation of new-generation fluorescence-based chemical sensors for the detection of CN⁻ ions, which are classified as blood agents within the scope of CBRN threats and pose a significant hazard due to their toxic effects. In the first stage of the study, Receptor 1 (R1), Receptor 2 (R2), Receptor 3 (R3), and Receptor 4 (R4), containing π-conjugated structures and capable of selectively interacting with cyanide ions, were theoretically designed. These receptors were synthesized through various Knoevenagel condensation reactions and organic synthesis protocols, and the target compounds were successfully obtained. Structural characterizations of the synthesized receptors were carried out using ¹H-NMR, ¹³C-NMR, FT-IR, UV–Vis, and TOF-MS spectroscopic techniques. All four designed receptors exhibited ratiometric fluorescence responses toward CN⁻ ions. The calculated limits of detection (LOD) for cyanide ions were determined to be 0.036 µM for R1, 0.28 µM for R2, 0.30 µM for R3, and 4.19 µM for R4. The response times of the receptors were found to be 4 min for R1, 40 min for R2, 27 min for R3, and 52 min for R4. Selectivity, sensitivity, pH tolerance, and LOD values were comprehensively analyzed through fluorescence and absorption spectroscopy studies. The analytical performances of the developed receptors were evaluated not only against CN⁻ ions but also in the presence of various competing anions, including F⁻, Cl⁻, Br⁻, I⁻, N₃⁻, SH⁻, HSO₃⁻, ClO₄⁻, NO₃⁻, AcO⁻, H₂PO₄⁻, PO₄³⁻, and SO₄²⁻. All receptors demonstrated high selectivity toward CN⁻ ions. As part of multifunctional application studies, smartphone-assisted detection methods were successfully developed for all receptors. In addition, plant soil and sea sand samples were successfully utilized to evaluate the environmental applicability of R1 and R3 receptors. Furthermore, owing to their good biocompatibility and low cytotoxicity, CN⁻ imaging studies were successfully performed in HeLa cells using these receptors. Among the synthesized receptors, R1 emerged as the most remarkable candidate due to its low LOD value, rapid response time, successful applicability in environmental samples, and favorable biocompatibility results. In conclusion, this doctoral thesis has addressed a significant scientific gap through the development of innovative with fluorescence sensor for the rapid, selective, sensitive, and cost-effective detection of cyanide. The findings obtained are noteworthy not only for their analytical performance but also for their potential contribution to strengthening early warning and rapid response capabilities against CBRN threats. Be-yond its original contributions to the scientific literature, this work offers a valuable scienti-fic foundation for the development of next-generation early warning technologies aimed at enhancing public safety, environmental protection, and national security. Therefore, this thesis may be regarded as a scientifically significant and strategically relevant contribution with the potential to support future advancements in both academic research and practical CBRN preparedness and response applications.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    678269

    Yeni ftalosiyaninlerin sentezi, fotodinamik terapide ve kimyasal sensörler ile sıvı içerisinde zehirli bileşiklerin algılanmasında kullanımı

    Synthesis of new phthalocyanines, their use in photodynamic therapy and detection of toxic compounds in liquid with chemical sensors

    AYSEL GÜNAY

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    BiyolojiGebze Teknik Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. DEVRİM ATİLLA

    DR. MİKA HARBECK

  2. Tez No

    1005796

    Kimyasal harp maddeleri simülantları ve zehirli endüstriyel malzemelerin algılanmasına yönelik metal oksit gaz sensörlerin geliştirilmesi

    Development and design of metal oxide gas sensors for detecting chemical warfare agent simulants and toxic industrial chemicals

    ŞULE ÖZDİLEK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2026

    Fizik ve Fizik MühendisliğiGebze Teknik Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ZAFER ZİYA ÖZTÜRK

  3. Tez No

    305621

    The effects of promoters on the sulfur resistance of NOx storage/reduction catalysts: A density functional theory investigation

    NOx depolama/indirgeme katalizörlerinin sülfür dayanıklılığınına etkinleştiricilerin tesiri: Bir yoğunluk fonksiyonel teorisi araştırması

    RUKAN KOŞAK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2011

    KimyaOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Bölümü

    YRD. DOÇ. DR. DANİELE TOFFOLİ

    YRD. DOÇ. DR. HANDE TOFFOLİ

  4. Tez No

    414081

    Türkiye'de yayılış gösteren Macrovipera lebetina (Linnaeus, 1758), Montivipera xanthina (Gray, 1849) ve Vipera ammodytes (Linnaeus, 1758) zehirlerinin karşılaştırmalı proteomik karakterizasyonu, koagülasyon üzerindeki etkilerinin ve sitotoksisitelerinin belirlenmesi

    Comparative proteomic characterization of the venom of Macrovipera lebetina (Linnaeus, 1758), Montivipera xanthina (Gray, 1849) and Vipera ammodytes (Linnaeus, 1758) distributed in Turkey and determination of their effects on coagulation and cytotoxicity

    NAŞİT İĞCİ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    BiyolojiAnkara Üniversitesi

    Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. FATMA DUYGU ÖZEL DEMİRALP

    PROF. DR. BAYRAM GÖÇMEN

  5. Tez No

    73

    Kan basıncı değişiminin böbrek dokusunda gösterdiği histolojik farklılaşmalar

    Renal tissue alternations caused by a change in the blood pressure

    BİLGE ONARLIOĞLU(TÖREL)

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    1987

    MorfolojiCumhuriyet Üniversitesi

    Morfoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ERDOĞAN GÜRSOY

Geri Dön