Biyopolimer temelli nanokompozit sistemleri içeren elektrokimyasal biyosensörlerin geliştirilmesi
Development of electrochemical biosensors with biopolymer based nanocomposite systems
- Tez No: 789024
- Danışmanlar: PROF. DR. ERHAN DEMİRBAŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Elektrokimyasal Biyosensör, Enzimatik Biyosensör, Üre Biyosensörü, Nanoteknoloji, Ferrit Nanaoparçacıkları, Biyopolimer, Electrochemical Biosensor, Enzymatic Biosensor, Urea Biosensor, Nanotechnology, Ferrite Nanoparticles, Biopolymer
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 198
Özet
Bu tez çalışmasında, bakır ferrit (CuFe2O4, CuF), kobalt ferrit (CoFe2O4, CoF), nikel ferrit (NiFe2O4, NiF) ve çinko ferrit (ZnFe2O4, ZnF) nanoparçacıkları birlikte çöktürme yöntemi ile sentezlenerek yüzeyleri tetraetoksisilan (TEOS) ve (3-aminopropil)trietoksisilan (APTES) ile modifiye edilmiştir. Böylece nanopartiküllerin yüzeyleri -NH2 fonksiyonel grubu ile enzim immobilizasyonuna hazır hâle getirilmiştir. Modifikasyon öncesi ve sonrası fonksiyonel hâle getirilen ferrit nanoparçacıkları Fourier transform kızılötesi (FTIR), X-ışını kırınımı (XRD), UV-vis spektroskopileri, taramalı elektron (SEM), geçirimli elektron (TEM) mikroskopları, termogravimetrik analiz (TGA) ve Zeta potansiyeli ile karakterize edilmiştir. Ferrit nanoparçacıkların her biri Nafyon (Nf) ve polianilin (PANI) kaplı camsı karbon elektrot yüzeyinde üreaz enzimi immobilizasyonu sonrasında (Nf/PANI/CuF/Urs, Nf/PANI/CoF/Urs, Nf/PANI/NiF/Urs, Nf/PANI/ZnF/Urs) üre analitine karşı döngüsel voltametri (CV) ve diferansiyel puls voltametrisi (DPV) ile ayrı ayrı test edilmiştir. En iyi elektrokimyasal performansa sahip Nf/PANI/CuF/Urs biyosensörü ile elektrot yüzeyindeki kompozit sisteme jelatin (Jel) ve nanokristalin selüloz (NKK) biyopolimerleri ilave edilerek biyopolimerlerin elektrokimyasal biyosensör performansına etkisi CV, DPV ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) yöntemleri ile incelenmiştir. Hem biyopolimer içeren biyosensörler (Nf/PANI/CuF/Jel/Urs, Nf/PANI/CuF/NKK/Urs) hem de Nf/PANI/CuF/Urs için tekrarlanabilirlik, kararlılık, tekrar kullanılabilirlik, seçicilik ve gerçek örnek analizleri (süt ve toprak) DPV yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, üre analitine karşı en iyi elektrokatalitik etki gösteren CuF nanoparçacıkları farklı bir biyopolimer olarak hyaluronik asit (HA) içeren yeni bir kompozit sistemde yeni bir biyosensör tasarımında kullanılmıştır. Elektrokimyasal olarak sentezlenen PANI nanolifleri (PANI-nl) ve CuF nanoparçacıklarını içeren elektrota ise Lakkaz (Lak) enzimi immobilize edilmiş ve tekrarlanabilirlik, kararlılık, tekrar kullanılabilirlik, seçicilik ve gerçek örnek analizleri (konserve suyu, süt ve deniz suyu) DPV yöntemi ile gerçekleştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, copper ferrite (CuFe2O4, CuF), cobalt ferrite (CoFe2O4, CoF), nickel ferrite (NiFe2O4, NiF) and zinc ferrite (ZnFe2O4, ZnF) nanoparticles were synthesized by co-precipitation method and their surfaces were modified with tetraethoxysilane (TEOS) and (3-aminopropyl)triethoxysilane (APTES). Thus, surfaces of nanoparticles were made ready for enzyme immobilization with -NH2 functional group. Ferrite nanoparticles functionalized before and after modification were characterized by Fourier transform infrared (FTIR), X-ray diffraction (XRD), UV-vis spectroscopies, scanning electron (SEM), transmission electron microscopes (TEM), thermogravimetric analysis (TGA) and Zeta potential. Each of ferrite nanoparticles was tested by cyclic voltammetry (CV) and differential pulse voltammetry (DPV) against urea after urease immobilization on Nafion (Nf) and polyaniline (PANI) coated glassy carbon electrode surface (Nf/PANI/CuF/Urs, Nf/PANI/CoF/Urs, Nf/PANI/NiF/Urs, Nf/PANI/ZnF/Urs). Effect of biopolymers on electrochemical biosensor performance was investigated by CV, DPV and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) by adding gelatin (Jel) and nanocrystalline cellulose (NCC) biopolymers to the composite system on electrode surface with Nf/PANI/CuF/Urs electrode with the best electrochemical performance. Reproducibility, stability, reusability, selectivity and real sample analyzes (milk and soil) for both biopolymer containing biosensors (Nf/PANI/CuF/Jel/Urs, Nf/PANI/CuF/NKK/Urs) and Nf/PANI/CuF/Urs) were carried out by DPV method. In addition, CuF nanoparticles with the best electrocatalytic effect against urea analyte were used in a new biosensor design in a new composite system containing hyaluronic acid (HA) as different biopolymer. Laccase (Lak) enzyme was immobilized to the electrode containing electrochemically synthesized PANI nanofibers (PANI-nl) and CuF nanoparticles, Reproducibility, stability, reusability, selectivity, real sample analyses (canned water, milk, and seawater) were performed by DPV method.
Benzer Tezler
- Nanokompozit yapısındaki biyopolimerlerin sentezi ve uygulamaları
Synthesis and applications of biopolymers with nanocomposite structures
ARZU TORLAKOĞLU DÖNMEZ
Doktora
Türkçe
2017
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GAMZE GÜÇLÜ
- Mekanik olarak dayanıklı tek-, çift- ve üç-ağ yapılı fibroin kriyojellerinin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of mechanically durable single-, double- and triple-network fibroin cryogels
BERKANT YETİŞKİN
- Biyopolimer temelli biyoaktif yenilebilir filmlerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of biopolymer-based bioactive edible films
DENİZ ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimya MühendisliğiAnkara ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE KARAKEÇİLİ
- Nanoliflerin üretilmesi, karakterizasyonu ve biyomedikal uygulamaları
Production, characterization and biomedical applications of nanofibers
ERAY ER
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyokimyaEge ÜniversitesiBiyokimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DİLEK ODACI DEMİRKOL
- Selüloz ekstraksiyonu ve selüloz temelli biyopolimer kompozitlerin üretimi ve özellikleri
Extraction of the cellulose and cellulose-based biopolymer composites: fabrication and properties
HACER TOLGA ÇEVİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji MühendisliğiFırat ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Teknolojileri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BETÜL ÇİÇEK ÖZKAN