Geri Dön

Utilization Carbon quantum dots derived from organic waste materials: Synthesis, characterization, and application for the detection of dopamine and serotonin by using UV-VIS spectroscopy

Organik atık malzemelerden elde edilen karbon kuantum noktalarının kullanımı: UV-VIS spektroskopisi kullanılarak dopamin ve serotonin tespiti için sentez, karakterizasyon ve uygulama

PDF İndir

  1. Tez No: 933544
  2. Yazar: SEYED HOSSEİN MİRHOSSEİNİ
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ AHMET AYKAÇ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Belirtilmemiş.
  6. Anahtar Kelimeler: Ekolojik Dost Sentez, Karbon Kuantum Noktaları (CQDs), Dopamin, serotonin, UV-Vis spektroskopisi, Eco Friendly Synthesis, Carbon Quantum Dots (CQDs), Dopamine, serotonin, UV Vis spectroscopy
  7. Yıl: 2025
  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: Nanobilim ve Nanoteknoloji Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 95

Özet

Nanoteknoloji, malzemeleri nanoskalada manipüle ederek küresel zorluklara yenilikçi çözümler sunan devrim niteliğinde bir alan olarak ortaya çıkmıştır. Bu nanopartiküller arasında, karbon kuantum noktaları (CQD'ler) benzersiz optik, elektronik ve biyouyumlu özellikleri nedeniyle önemli bir dikkat çekmiştir, bu da onları biyosensör, görüntüleme ve kataliz gibi çeşitli uygulamalar için ideal hale getirmektedir. Geleneksel CQD sentezi genellikle maliyetli ve çevre dostu olmayan yöntemlere dayanırken, organik atık malzemelerin öncü olarak kullanılması sürdürülebilir ve maliyet etkin bir alternatif sunar. Organik atık, karbon bazlı bileşenler açısından zengin olup, yeşil sentez yöntemleri için mükemmel bir kaynak oluşturmaktadır. Bu çalışma, karpuz kabukları (WP) ve portakal kabukları (OP) kullanılarak karbon kaynakları olarak CQD'lerin mikrodalga destekli (MW) ve hidrotermal yöntemler (HT) ile sentezlenmesini sunmaktadır. Sentetik CQD'ler, ileri düzey algılama ve fotokatalitik uygulamalar için uniform boyut ve optimal performans sağlamak amacıyla yüksek hızlı santrifüj (15.000 rpm) ve diyaliz zarları kullanılarak saflaştırıldı. CQD'ler, Dinamik Işık Saçılması (DLS) ile belirlenen ortalama 1–4 nm partikül boyutuna ve yaklaşık -25 mV zeta potansiyeline sahip olup, mükemmel kolloidal stabilite sağladı. Yapısal ve optik karakterizasyonlar, Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopi (FTIR) ve Fotolüminesans (PL) analizi dahil olmak üzere, hidroksil (-OH), karboksil (-COOH) ve amin (-NH2) gibi fonksiyonel grupların varlığını ortaya koymuş, ayrıca 360 nm'de uyarıldığında maksimum emisyon 450 nm'de güçlü floresan özellikler göstermiştir. UV-Vis spektroskopisi, aromatik yapıların π-π* geçişlerini gösteren 270 nm ve 280 nm'de absorpsiyon zirvelerini doğruladı. CQD'ler, nörotransmitterleri (dopamin ve serotonin) tespit etmede olağanüstü hassasiyet gösterdi. Dopamin için tespit sınırı (LOD) 1–5 nM aralığında olup, serotonin tespiti de benzer hassasiyet göstermiştir; her ikisi de elektron transfer mekanizmaları aracılığıyla floresans sönümlemesi kullanmaktadır. Sığır serum albümini (BSA) ile yapılan seçicilik testleri, CQD'lerin nörotransmitterler için özgüllüğünü doğrulayan minimal etkileşimler sergiledi. Biyosensörlüğün yanı sıra, CQD'lerin fotokatalitik yetenekleri boya bozunma deneyleri ile değerlendirildi. CQD'ler, UV ışık altında metilen mavisi (MB) için %85 ve metil turuncusu (MO) için %90 bozulma sağladı ve bu da çevresel iyileştirme konusundaki etkinliklerini gösterdi. Bu araştırma, CQD'lerin nörotransmitter tespiti için hassas ve seçici biyosensörler ve boya parçalanması için verimli fotokatalizörler olarak çift işlevselliğini vurgulamaktadır. Organik atık malzemelerin kullanıldığı sürdürülebilir sentez yaklaşımı, CQD tabanlı uygulamaların ekolojik ve ekonomik uygulanabilirliğini artırarak nanoteknoloji, biyomedikal araştırmalar ve çevre bilimlerinde ilerlemelerin yolunu açmaktadır. Bu proje, TÜBİTAK (Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu) tarafından 224Z052 proje numarasıyla desteklenmektedir. TÜBİTAK'a maddi destekleri için minnettarız.

Özet (Çeviri)

Nanotechnology has emerged as a revolutionary field, offering innovative solutions to global challenges by manipulating materials at the nanoscale. Among these nanoparticles, carbon quantum dots (CQDs) have garnered considerrable attention due to their unique optical, electronic and biocompatible properties, making them ideal for diverse applications in biosensing, imaging and catalysis. The traditional CQD synthesis often relies on costly and non eco friendly methods whereas, the use of organic waste materials as precursors provides a sustainable and cost effective alternative. In Organic waste there is lots of carbon based components, which makes it an excellent resource for green synthesis methods. This study presents the synthesis of CQDs carried out from watermelon peels (WP) and orange peels (OP) as carbon sources employing microwave assisted (MW) and hydrothermal methods (HT). The synthesized CQDs were purified using high-speed centrifugation (15,000 rpm) and dialysis membranes to ensure uniform size and optimal performance for advanced sensing and photocatalytic applications. The CQDs showed an average particle size of 1–4 nm, as determined by Dynamic Light Scattering (DLS) and a zeta potential of approximately -25 mV, ensuring excellent colloidal stability. Structural and optical characterization that can be pointing that are Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and photoluminescence (PL) analysis revealed the presence of functional groups such as hydroxyl (-OH), carboxyl (-COOH) and amine (-NH2), along with strong fluorescence. Properties it showes the maximum emission at 450 nm when excited at 360 nm. UV Vis spectroscopy confirmed absorption peaks at 270 nm and 280 nm, indicative of the π-π* transitions of aromatic structures. The CQDs demonstrated exceptional sensitivity in detecting neurotransmitters (dopamine and serotonin). The limit of detection (LOD) for dopamine ranged is 1–5 nM and serotonin detection showed similar precision, both utilizing fluorescence quenching via electron transfer mechanisms. Selectivity tests with bovine serum albumin (BSA) exhibited minimal interaction, validating the CQDs specificity for neurotransmitters. In addition to biosensing, the photocatalytic capabilities of CQDs were evaluated through dye degradation experiments. The CQDs achieved 85% degradation of methylene blue (MB) and 90% degradation of methyl orange (MO) under UV light, demonstrating their effectiveness in environmental remediation. This research emphasizes the dual functionality of CQDs as sensitive and selective biosensors for neurotransmitter detection and as efficient photocatalysts for dye degradation. The sustainable synthesis approach using organic waste materials enhances the ecological and economic viability of CQD based applications, paving the way for advancements in nanotechnology, biomedical research and environmental science. This project is supported by TÜBİTAK (The Scientific and Technological Research Council of Turkey) under project number 224Z052. We gratefully acknowledge TÜBİTAK for their financial support.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    894782

    Yapay kas uygulamaları için nanokompozit malzeme geliştirilmesi

    Development of nanocomposite material for artificial muscle applications

    AYŞE KÜBRA AYDINALEV

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Biyomühendislikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MELEK MÜMİNE EROL TAYGUN

  2. Tez No

    856469

    Implementation of novel carbon-based nanomaterials for high-performance gas sensors

    Yüksek performanslı gaz sensörlerinde yenilikçi karbon bazlı nanomalzemelerin uygulanması

    MOHAMAD ANAS HEJAZI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. LEVENT TRABZON

  3. Tez No

    277003

    Novel nanocrystal-integrated LEDs utilizing radiative and nonradiative energy transfer for high-quality efficient light generation

    Yüksek kaliteli, verimli ışık üretilmesi için ışınımsal olan ve olmayan enerji transferi kullanan, nanokristal ile tümleştirilmiş özgün LED?ler

    SEDAT NİZAMOĞLU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2011

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HİLMİ VOLKAN DEMİR

  4. Tez No

    472984

    Development of surface-enhanced Raman scattering-based nanospectroscopic methods for toxicity determination of nanomaterials

    Nanomalzemelerin toksisitelerini belirlemek için yüzeyde zenginleştirilmiş Raman saçılmasına dayalı nanospektroskopik yöntemlerin geliştirilmesi

    GAMZE KUKU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Bilim ve TeknolojiYeditepe Üniversitesi

    Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA ÇULHA

  5. Tez No

    942760

    Innovative reverse osmosis membrane manufacturing with green and nanocomposite carbon quantum dots for desalination purposes

    Desalinasyon amaçlı yeşil ve nanokompozit karbon kuantum noktaları ile yenilikçi ters osmoz membranı üretimi

    SEVDE KORKUT

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İSMAİL KOYUNCU

Geri Dön