Geri Dön

Using of nanofiber based electrodes for detection of organic molecules

Organik moleküllerin tayini için nanofiber bazlı electrotların kullanımı

PDF İndir

  1. Tez No: 519022
  2. Yazar: ANAERGULI MAIHEMUTI
  3. Danışmanlar: PROF. DR. NECDET SAĞLAM, DR. ÖĞR. ÜYESİ ÜMİT HAKAN YILDIZ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Polimer Bilim ve Teknolojisi, Polymer Science and Technology
  6. Anahtar Kelimeler: Elektroeğirme, nanofiber, nanobiyosensör, karbon nanotüp, Electrospin, nanofiber, nanobiosensor, carbon nanotube
  7. Yıl: 2018
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 80

Özet

Ülkemizde kullanılan diyabet sensörlerinin kullan-at formundaki elektrotları, ithal edilme zorunluluğu nedeniyle dışa bağımlılık oluşturmaktadır. Ayrıca bu tip elektrotlar, sadece kandaki glukozu ölçebilecek duyarlılıkta olup, diğer analitlerin ölçümü için kullanılmaktadır. Etanol, metanol ve glukoz seviyelerinin tayini için, yüksek duyarlılıkta ve seçicililikte elektrotların geliştirilmesi zorunlu hale gelmiştir. Son derece küçük çap ölçüleri nedeniyle, yüksek yüzey/hacim oranına sahip olan elektroeğirilmiş nanolifler, aynı zamanda yapısal olarak sağlam ve esnek yapılardır. Bu özelliklerine bağlı olarak, elektroeğirilmiş nanolifler, biyomolekül tespiti için uygun malzemelerdir ve enzim tabanlı biyosensör uygulamalarında sıklıkla kullanılmaktadırlar. Bu tez çalışması, organik polimer nanolif – karbon nanotüp (CNT) nanokompozit malzemelerin glukoz biyosensör uygulamasını içermektedir. Bu çalışmada, yeni bir yaklaşımla yüzey aktif nanolif malzemelerin sentezi ve bu malzemelerin elektrokimyasal sensör platformunda kullanılması araştırılmıştır. Çalışmada, glukoz oksidaz ve alkol oksidaz enzimleri kullanılarak farklı beş sensör elektrodunun, glukoz, metanol ve etanol algılama aktivitelerine göre karşılaştırmalı olarak çalışılması amaçlanmıştır. Fakat glukoz oksidaz temelli amperometrik enzim elektrotları, kan şekeri testi için basit, kullanımı kolay sistemler arasında başı çekmektedir ve glukozun devamlı izlenmesinde önemli bir rol oynadığı düşünülmektedir. Bu sebeplerden dolayı ve laboratuvar koşullarımızın kısıtlı olmasından ötürü, çalışmamızda yanlızca glukoz oksidaz enzimi kullanılmıştır. Çalışma sırasında geliştirilen elektrotlar: a) Glukoz oksidaz (GOks) içeren elektroeğirilmiş PVA elektrot; b) Glukoz oksidaz (GOks)-Çok katmanlı karbon nanotüp (MWCNT) içeren elektroeğirilmiş PVA elektrot; c) Glukoz oksidaz (GOks) ve poli dialil dimetil amonyum klorür (PDDA) ile modifiye edilmiş çok katmanlı karbon nanotüp (MWCNT) içeren elektroeğirilmiş PVA elektrot; d) Glukoz oksidaz (GOks)-poli dialil dimetil amonyum klorür (PDDA) ile modifiye edilmiş tek katmanlı karbon nanotüp (SWCNT) içeren elektroeğirilmiş PVA elektrot; e) Arayüzey çapraz bağlanmış ve Glukoz oksidaz (GOks)-poli dialil dimetil amonyum klorür (PDDA) ile modifiye edilmiş çok katmanlı karbon nanotüp (MWCNT) içeren elektroeğirilmiş PVA elektrot olarak hazırlanmıştır. Elektroeğirme tekniği ile organik bazlı bazı polimerler kullanılarak üretilen nanofiberlerden elektrot üretimi gerçekleştirilmiştir. Elektroeğirme nanoliflerin fiziksel morfolojisi ve ortalama çap uzunlukları, taramalı elektron mikroskopu (SEM) kullanılarak incelenmiş olup, nanoliflerin ortalama çap uzunluğu 100 nm olarak belirlenmiştir. Elektrotların glukoz algılama aktiviteleri amperometrik olarak -0.5 V potansiyel fark uygulanarak, 0.1 M fosfat tampon çözeltisi (PBS, pH 7.4) içerisinde gerçekleştirilmiştir. Üretilen c-d sensör elektrotlarının glukoz algılama limitleri 0.024 mM olarak, glukoz algılama hassasiyetleri ise sırasıyla 65.8, 42.7 µAmM-1cm-2 olarak tespit edilmiştir ve glukoz tayini için son kullanıma uygun sensör elektrotları olarak değerlendirilmiştir. Üretilen a-b-e sensör elektrotlarının glukoz algılama limitleri sırasıyla 0.048, 0.048 ve 0.12 mM olarak, glukoz algılama hassasiyetleri ise sırasıyla 19.4, 25.9, 4.01 µAmM-1cm-2 olarak tespit edilmiştir.

Özet (Çeviri)

The disposable electrodes of the diabetes sensors used in our country are in the case of external dependency due to the necessity of importation. In addition, these types of electrodes are only capable of measuring the glucose in blood, and are using for the measurement of other analytics. Consequently, it has become compulsory to develop electrodes with the characteristics of high sensitivity and selectivity for the determination of ethanol, methanol and glucose levels. Electrospun nanofiber membranes are structurally sound and flexible materials. The membranes are promising candidates for immobilization of enzymes because of their high specific surface area and porous structure. A novel technique for designing amperometric glucose biosensor by electrospinning poly (vinyl alcohol) (PVA) - carbon nanotube (CNT) nanocomposite materials is presented in this study. It was aimed to investigate glucose, ethanol and methanol detection efficiency of five different enzyme electrodes using alcohol oxidase and glucose oxidase enzymes by manipulating the structural design and composition of nano-composite membranes. However, Glucose oxidase-based enzyme electrodes are among the simplest, easy-to-use systems for blood sugar testing and play an important role in the continuous monitoring of glucose. Because of these reasons and due to our limited laboratory conditions, glucose oxidase was selected and immobilized onto the surface of sensor electrodes. The electrodes developed in this study were prepared as: a) Glucose oxidase (GOx) immobilized PVA electrospun electrode; b) Glucose oxidase (GOx) immobilized PVA electrospun electrode containing multi-walled carbon nanotube (MWCNT); c) Glucose oxidase (GOx) immobilized PVA electrospun electrode containing poly(diallyldimethylammonium chloride) (PDDA) functionalized multi-walled carbon nanotube (MWCNT); d) Glucose oxidase (GOx) immobilized PVA electrospun electrode containing poly(diallyldimethylammonium chloride) (PDDA) functionalized single-walled carbon nanotube (SWCNT); e) Interfacially cross-linked PVA electrospun electrode containing poly(diallyldimethylammonium chloride) (PDDA) functionalized multi-walled carbon nanotube (MWCNT). Poly (vinyl alcohol) (PVA)/Glucose oxidase (GOx)/graphene biocomposite membranes were prepared using an electrospinning technique and used for enzyme immobilization. The PVA/GOx membrane's morphology was examined by scanning electron microscopy (SEM). Average diameter for the neat PVA electrospun nanofibers were observed as 100 nm. Glucose sensing activities of the electrodes were amperometrically measured at an applied voltage of -0.5 V (vs. Ag/AgCl) in 0.1 M phosphate buffer solution (PBS pH 7.4). Amperometric measurements demonstrated that electrospun fibrous enzymatic electrodes glucose detection limits for (c) and (d) sensor electrode was observed as 0.024 mM and the glucose sensitivity were calculated as 65.8 and 42.7 µAmM-1cm-2, respectively. Glucose detection limit and sensitivity of these sensor electrodes are quite satisfying. Glucose detection limits of the fabricated glucose electrodes (a), (b), and (e) were observed as 0.048, 0.048 and 0.12 mM respectively, and calculated glucose sensitivity of these sensor electrodes were 19.4, 25.9, 4.01 µAmM-1cm-2, respectively.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    802993

    Nanolif esaslı yüzey baskılı elektrotların hazırlanması ve biyosensör uygulamaları

    Preparation of nanofiber-based screen-printed electrodes and biosensor applications

    ELİF MERVE ÖZER

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    KimyaAkdeniz Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. PINAR ÇAMURLU

  2. Tez No

    835382

    Electrospun polyacrylonitrile based composite nanofibers containing polyindole and graphene oxide

    Poliindol ve grafen oksit içeren poliakrilonitril tabanlı kompozit nanofiberler

    İLKNUR BOZKAYA GERGİN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ABDÜLKADİR SEZAİ SARAÇ

  3. Tez No

    860847

    Elektroeğrilmiş pan-porfirin nanofiberlerin elektrokimyasal sensör ve hibrit süperkapasitör pil tipi elektrot potansiyelinin i̇ncelenmesi

    Investigation of electrochemical sensor and hybrid supercapacitor battery type electrode potential of electrospun pan-porphyrin nanofibers

    UMUT GÜZEL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Fizik ve Fizik MühendisliğiMuğla Sıtkı Koçman Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. GÖRKEM OYLUMLUOĞLU

  4. Tez No

    342913

    Applications of electrospun nanofibers in filtration processes

    Elektroeğirme nanoliflerin filtrasyon işlemlerinde uygulamaları

    NESRİN HORZUM POLAT

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    Kimyaİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Kimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MUSTAFA MUAMMER DEMİR

  5. Tez No

    536553

    Klinik analizlere yönelik aptamer tabanlı elektrokimyasal biyosensör tasarımı

    Aptamer based electrochemical biosensor design for clinical analysis

    EZGİ KIVRAK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    BiyoteknolojiEge Üniversitesi

    Biyomedikal Teknolojiler Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. PINAR KARA KADAYIFCILAR

Geri Dön