Development of multi-walled carbon nanotube-based flexible screen-printed disposable electrodes for sensor applications
Sensör uygulamaları için çok duvarlı karbon nanotüp tabanlı esnek ekran baskılı tek kullanımlık elektrotların geliştirilmesi
- Tez No: 815119
- Danışmanlar: DOÇ. DR. MUSTAFA ŞEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Katip Çelebi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomedikal Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 94
Özet
Dünya çapında milyonlarca insan diyabet ve diyabetin neden olduğu hastalıklardan muzdariptir. Dünya Sağlık Örgütü'nün (WHO) yaptığı istatistiksel çalışmalar sonucunda 1980'de 108 milyon olan diyabet hastası sayısı 2014'te 422 milyona yükselmiştir. Diyabet, özellikle de düşük ve orta gelirli ülkelerde hızla artmaktadır ve sadece 2019 yılında 1,5 milyon kişinin bu nedenle öldüğü tahmin edilmektedir (WHO, 2021). Diyabetin neden olabileceği böbrek yetmezliği, alt uzuvların amputasyonu, körlük, inme ve miyokard enfarktüsü gibi hayatı tehdit eden çeşitli hastalıklar vardır. Bu bağlamda, glikoz seviyelerinin ölçülmesi önemlidir. Burada, dopamin (DA) ve ter glikozunun tespiti için esnek, düşük maliyetli, tek kullanımlık, oldukça seçici ve hassas çok duvarlı karbon nanotüp (MWCNT) tabanlı ekran baskılı elektrot (SPE) geliştirilmiştir. Akrilik vernik ve MWCNT'den oluşan yeni bir iletken macun formülasyonu hazırlanmıştır ve bilgisayarlı sayısal kontrol (CNC) yapımı bir şablon kullanılarak SPE'leri basmak için optimize edilmiştir. Elektrotlar, ağır egzersiz gibi aşırı durumlarda mekanik dayanıklılıklarını araştırmak için elektrokimyasal olarak karakterize edilmiştir ve fiziksel strese tabi tutulmuştur. Üretim yaklaşımının tekrar üretilebilirliği ve üretilen elektrotların kararlılığı da gösterilmiştir. Elektrotların elektrokimyasal performansı önce DA ve ardından glikoz ile test edilmiştir. SPE, doğrusal bir yanıtla birlikte düşük tespit limiti (LOD) ile göstermiştir. Taramalı elektron mikroskobunda (SEM) gözlemlenen MWCNT'ler ve mikro-/nano-gözenekli ağ morfolojisi, potansiyel olarak yüksek hassasiyete katkıda bulunan geniş bir yüzey-hacim oranı sağladı. Yapay terde elektrokimyasal-enzimatik redoks döngüsüne dayalı olarak glikoz tespiti yapılmıştır; burada esnek SPE tabanlı biyosensör, düşük bir LOD ve iyi bir hassasiyet ile doğrusal bir tepki sergilemiştir. Genel olarak sonuçlar, SPE'lerin mükemmel elektrokimyasal davranışa sahip olduğunu ve kararlılıkları, hassasiyetleri ve esnek yapıları nedeniyle giyilebilir sensör teknolojisine katkıda bulunmalarının beklendiğini açıkça göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Millions of people worldwide suffer from diabetes and diseases caused by diabetes. As a result of the statistical studies carried out by the World Health Organization (WHO), the number of people suffering from diabetes was 108 million in 1980, then it was increased to 422 million in 2014. Diabetes is increasing rapidly, particularly in underdeveloped and developing countries and it was predicted that 1.5 million people died because of it only in 2019 (WHO, 2021). There are various life-threatening diseases that can be caused by diabetes, such as kidney failure, amputation of the lower limbs, blindness, stroke and myocardial infarction. In this context, it is important to measure glucose levels. Here, a flexible, low-cost, disposable, quite selective and sensitive MWCNT-based SPE was fabricated for detection of dopamine and sweat glucose. A novel conductive paste formulation composed of acrylic varnish and MWCNT was prepared and optimized for printing SPEs using a computer numerical control (CNC)-made stencil. The electrodes were electrochemically characterized and subjected to physical stress to investigate their mechanical durability in extreme situations such as heavy exercise. Reproducibility of the production approach and the stability of the produced electrodes were also demonstrated. The electrochemical performance of the electrodes were tested with first dopamine and then glucose. The SPE displayed a low limit of detection (LOD) with a linear response. MWCNTs and its micro-/nano-porous network morphology observed in scanning electron microscope (SEM) provided a large surface-to-volume ratio, which potentially contributed to high sensitivity. Detection of glucose was carried out based on electrochemical-enzymatic redox cycling in artificial sweat; wherein the flexible SPE-based biosensor exhibited a linear response with a low LOD and good sensitivity. Overall, the results clearly showed that SPEs had an excellent electrochemical behavior and are expected to contribute to wearable sensor technology due to their stability, sensitivity and flexible nature.
Benzer Tezler
- Karbon nanotüp esaslı yapıların mürekkep püskürtme yöntemi ile esnek altlıklar üzerine yazdırılması
Printing carbon nanotube based structures on flexible pads by ink spray
SÜMEYYE SARIKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Metalurji MühendisliğiNecmettin Erbakan ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYTEKİN UZUNOĞLU
- Geçirgen ve iletken elektrot olarak karbon nanotüp katkılı indiyum kalay oksit ince filmlerin geliştirilmesi
Development of carbon nanotube doped indium tin oxide transparent conductive electrode
GÖKÇEN GÖKÇELİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiEnerji Bilim ve Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİLGÜN KARATEPE YAVUZ
- Single-walled carbon nanotube based metamaterial absorber for solar cell application
Güneş pili uygulamaları için tek duvarlı karbon nanotüpler tabanlı meta malzeme soğurucusu
MADİNA OBAİDULLAH
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiSürdürülebilir Çevre ve Enerji Sistemleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CUMALİ SABAH
DOÇ. DR. VOLKAN ESAT
- Metal organik kafes (MOF) esaslı yapıların mürekkep püskürtme yöntemiyle esnek altlıklar üzerine yazdırılması ve elektrokimyasal biyosensör uygulamaları
Printing of metal organic frame (MOF) based structures on flexible substrates via inkjet method and electrochemical biosensor applications
ORKUN ZİYLAN
Doktora
Türkçe
2024
BiyoteknolojiNecmettin Erbakan ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYTEKİN UZUNOĞLU
- Carbon nanotube based hybrıd nanostructures as photothermal antımıcrobıal nanomaterıals
Karbon nanotüp tabanli hi̇bri̇t nanoyapilarin fototermal anti̇mi̇krobi̇yal nanomalzemeler olarak kullanimi
BETÜL ORUÇ