Geri Dön

Glucose biosensor applications based on graphene foam/α-Fe2O3 nanocomposite

Grafen köpük/α-Fe2O3 nanokompozit tabanlı glukoz biyosensör uygulamaları

  1. Tez No: 648718
  2. Yazar: HARUN HANO
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET AYKAÇ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
  6. Anahtar Kelimeler: Grafen Köpük, Hematit (α-Fe2O3), Kimyasal Buhar Biriktirme, Hidrotermal Yöntem, Glukoz Biyosensör, Graphene Foam, Hematite (α-Fe2O3), Chemical Vapor Deposition, Hydrothermal Method, Glucose Biosensor
  7. Yıl: 2020
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Nanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 122

Özet

Üç boyutlu grafen köpük (GF), sahip olduğu yüksek elektriksel iletkenlik ve geniş yüzey alanı nedeniyle birçok gelişmiş uygulamalarda kullanılmaktadır. Ayrıca, hematit (α-Fe2O3) nanotelleri, nanokompozit yapıların yüzey alanını artırarak biyosensörlerin duyarlılığında ve seçiciliğinde önemli bir rol oynamaktadır. Bu çalışmada ise, enzimatik glukoz biyosensörü yapısında üstün özellikler gösteren hiyerarşik GF/α-Fe2O3 nanokompozit yapısı geliştirilmiştir. Elde edilen yapının karakterizasyonu, Raman Spektroskopisi, X-Işını Kırınımı (XRD), X-Işını Fotoelektron Spektroskopi (XPS) ve Taramalı Elektron Mikroskopisi (SEM) kullanılarak tamamlanmıştır. Bu çalışma sonucunda, nikel köpük üzerinde (I2D/IG=2.96) grafen sentezi tamamlanarak transfer işlemi sonrası nikelin ortamdan uzaklaştırılması ile tek katmanlı grafen köpük elde edilmiştir. Daha sonra, hidrotermal yöntemle grafen köpük üzerinde yaklaşık 430 nm uzunluğa sahip hematit nanotelleri başarılı bir şekilde üretilmiştir. Üretilen hiyerarşik nanokompozit yapının yüzeyi, bir biyosensörün çalışma elektrodu olarak kullanılması için kitosan (CS) ve glikoz oksidaz enzimi (GOx) ile kaplanmıştır. Son olarak geliştirilen çalışma elektrodunun elektrokimyasal karakterizasyonu, Dönüşümlü Voltametri (CV), Kronoamperometri ve Elektrokimyasal Empedans Spektroskopisi (EIS) ile belirlenmiştir. Elde edilen biyosensör, 0-0.6 V potansiyel aralığında, 9.61 μAmM-1cm-2 değerinde bir duyarlılık ve 1-5 mM (R2=0.96451) aralığında bulunan glukoz derişimlerine karşı geniş bir doğrusal tayin aralığı göstermiştir. Ayrıca geliştirilen glukoz biyosensörü, 2.39 μM değerinde bir tespit limiti (LOD) göstermiştir. Sensörün seçiciliği, tekrarlanabilirliği, tekrar oluşturulabilirliği, cevap süresi ve depolama kararlılığının tatmin edici olduğu görülmüştür. Sonuçlar, ITO/GF/α-Fe2O3/CS/GOx sensörünün gelecekte glukoz tayininde kullanılabilecek bir çalışma elektrodu olabileceğini göstermiştir.

Özet (Çeviri)

Three-dimensional graphene foam (GF) is used as a practical substance due to its high electrical conductivity and high surface area in many advanced applications. Moreover, hematite (α-Fe2O3) nanowires play a significant role in sensitivity and selectivity of biosensors by increasing the surface area of nanocomposite structures. Therefore, a hierarchical GF/α-Fe2O3 nanocomposite structure was developed in this thesis with superior properties for the construction of an enzymatic glucose biosensor. Characterizations of the obtained structure were carried out by using Raman Spectroscopy, X-Ray Diffraction (XRD), X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and Scanning Electron Microscopy (SEM). As a result, graphene was synthesized on nickel foam, and single-layer graphene foam (I2D/IG=2.96) was obtained after etching nickel substrate. Thereafter, hematite nanowires with a length of approximately 430 nm were successfully fabricated on graphene foam using hydrothermal method. The surface of the fabricated hierarchical nanocomposite structure was coated by chitosan (CS) and glucose oxidase enzyme (GOx) in order to be used as a working electrode of a biosensor. Electrochemical properties of the developed nanocomposite electrode were determined by Cyclic Voltammetry (CV), Chronoamperometry, and Electrochemical Impedance Spectroscopy (EIS). The results showed a sensitivity of 9.61 μAmM-1cm-2 and a wide linear detection against glucose concentrations in the range of 1-5 mM (R2=0.96451). Besides, the developed glucose biosensor provided a limit of detection (LOD) of 2.39 μM. Selectivity, reproducibility, response time, and storage stability of the sensor were found to be satisfactory. In conclusion, the ITO/GF/α-Fe2O3/CS/GOx sensor can be an alternative for glucose determination in the future.

Benzer Tezler

  1. Elektrokimyasal olarak sentezlenen nikel/indirgenmiş grafen oksit nanokompozitlerinin süperkapasitör ve biyosensör uygulamaları

    Supercapacitor and biosensor applications of electrochemically synthesized nickel/reduced graphene oxide nanocomposites

    BİNGÜL KURT URHAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    EnerjiAtatürk Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÜMİT DEMİR

  2. Grafen oksit katkılı nanokompozitlerin elektrokimyasal ve optik biyosensör platformu olarak kullanılması

    Graphene oxide based nanocomposites electrochemical and optical biosensing platforms

    BAŞAK BÜYÜK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Bilim ve Teknolojiİzmir Katip Çelebi Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ SEMA DEMİRCİ UZUN

  3. Karbohidrat analizine yönelik biyosensör sistemlerinin geliştirilmesi, karakterizasyon ve uygulamaları

    Development, characterization and applications of biosensors for the determination of carbohdrates

    DİLEK ODACI

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2010

    BiyokimyaEge Üniversitesi

    Biyokimya Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SUNA TİMUR

    PROF. DR. AZMİ TELEFONCU

  4. Glikoz ve insülin tayini için karbon destekli mezoporoz silika ve altın elektrotlar kullanılarak enzimatik ve aptamer temelli elektrokimyasal biyosensör geliştirilmesi

    Development of enzymatic and aptamer-based electrochemical biosensors using carbon supported mesoporous silica and gold electrodes for the determination of glucose and insulin

    ŞEVVAL KAYA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    BiyoteknolojiBilecik Şeyh Edebali Üniversitesi

    Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SAMET ŞAHİN

    DOÇ. DR. VELİ ŞİMŞEK

  5. Immobilization of proteins on zeolite and zeo-type materials for biosensor applications based on conductometric biosensors and ion sensitive field effect transistors

    Kondüktometrik ve iyon seçici alan etkili transistör tipli biyosensör uygulamalarında kullanılmak üzere proteinlerin zeolit ve zeolit benzeri malzemeler üzerine immobilizasyonu

    ESİN SOY

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2011

    BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. BURCU AKATA KURÇ

    YRD. DOÇ. DR. CAN ÖZEN