Glucose biosensor applications based on graphene foam/α-Fe2O3 nanocomposite
Grafen köpük/α-Fe2O3 nanokompozit tabanlı glukoz biyosensör uygulamaları
- Tez No: 648718
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET AYKAÇ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mühendislik Bilimleri, Engineering Sciences
- 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
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- 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
- 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
2020
EnerjiAtatürk ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜMİT DEMİR
- 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
2023
Bilim ve Teknolojiİzmir Katip Çelebi ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEMA DEMİRCİ UZUN
- Karbohidrat analizine yönelik biyosensör sistemlerinin geliştirilmesi, karakterizasyon ve uygulamaları
Development, characterization and applications of biosensors for the determination of carbohdrates
DİLEK ODACI
Doktora
Türkçe
2010
BiyokimyaEge ÜniversitesiBiyokimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SUNA TİMUR
PROF. DR. AZMİ TELEFONCU
- 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
2023
BiyoteknolojiBilecik Şeyh Edebali ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SAMET ŞAHİN
DOÇ. DR. VELİ ŞİMŞEK
- 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
2011
BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. BURCU AKATA KURÇ
YRD. DOÇ. DR. CAN ÖZEN