Display of electrical properties and applications of graphene based electrochemical biosensor
Grafen bazlı elektrokimyasal biyosensörün elektriksel özelliklerinin ve uygulamalarının gösterimi
- Tez No: 938833
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ NİHAN AYDEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyokimya, Biyomühendislik, Biochemistry, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Disiplinlerarası Nanobilim ve Nanomühendislik Ana bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 57
Özet
Bu tez, biyokimyasal analitlerin hızlı, hassas, yerinde ve güvenilir tespiti için lazerle çizilmiş grafen (LSG) tabanlı elektrokimyasal biyosensörler geliştirmeyi amaçlamaktadır. Biyosensörler, erken hastalık teşhisi, çevresel izleme, gıda güvenliği ve ilaç dağıtımı gibi birçok alanda hassas, hızlı, düşük maliyetli ve gerçek zamanlı teşhis fırsatları sunmaktadır. LSG üretim tekniği kimyasal içermeyen, doğrudan baskı ve hızlı üretim süreci gibi mükemmel avantajları nedeniyle son zamanlarda biyosensör uygulamaları için tercih edilen bir teknik haline gelmiştir. Grafen sahip olduğu etkileyici iletkenlik, hızlı eletkron transferi, geniş ve porlu yüzey alanı, mekanik dayanımı, termal ve kimyasal kararlılık gibi özelliklerinden dolayı biyosensör hassasiyeti açısından uygun bir malzeme olarak seçilmiştir. Çalışma kapsamında, farklı parametrelere sahip grafen ve grafen fiber elektrotlar lazerle çizdirme yöntemi ile üretilmiş ve üç farklı fluence değeri uygulanarak üretilen grafen fiber elektrotlar yüzey morfolojisi, kimyasal ve elektrokimyasal özelliklerine göre kendi aralarında karşılaştırılmış; bunlardan biri grafen biri de grafen fiber olmak üzere biyosensör uygulanabilirliği için seçilmiştir. Bu elektrotların morfolojik, kimyasal ve elektrokimyasal özellikleri taramalı elektron mikroskobu (SEM), Enerji dağıtıcı spektroskopi (EDS) Raman spektroskopisi, X-ışını fotoelektron spektroskopisi (XPS) ve X-ışını kırınımı (XRD) teknikleriyle ayrıntılı olarak karakterize edilmiştir. Bu analizlerin yanı sıra, biyosensör performansı askorbik asit (AA) ve fosfat tamponlu çözelti (PBS) ile hazırlanan çözücüde döngüsel voltametri (CV) ile değerlendirildi. Ayrıca duyarlılık ve seçicilik parametrelerini iyileştirmek için elektrotların yüzey modifikasyonu optimize edildi. Sonuçlar, lazerle çizdirilerek üretilen grafen elektrotlarının yüksek elektrokimyasal aktivite ve düşük tespit limitleri (LOD) sunduğunu göstermektedir. Bu çalışma, lazerle çizilmiş grafen bazlı biyosensörlerin geliştirilmesinin düşük maliyetli, taşınabilir ve yüksek performanslı tespit platformlarının oluşturulmasına doğru önemli bir adım olduğunu ortaya koymaktadır. Bu sensörlerin özellikle sağlık, çevre, biyomedikal uygulamalar, gıda endüstrisi ve savunma sanayii gibi alanlardaki geniş uygulama potansiyeli de değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
This thesis aims to develop laser-scribed graphene (LSG) based electrochemical biosensors for fast, sensitive, in situ and reliable detection of biochemical analytes. Biosensors offer opportunities for sensitive, fast, low-cost and real-time diagnostics in many fields such as early disease diagnosis, environmental monitoring, food safety and drug delivery. The LSG fabrication technique has recently become a preferred technique for biosensor applications due to its excellent advantages such as chemical-free, direct printing and fast manufacturing process. Graphene has been selected as a suitable material for biosensor sensitivity due to its impressive conductivity, fast electron transfer, large and porous surface area, mechanical strength, thermal and chemical stability. Within the scope of the study, graphene and graphene fiber electrodes with different parameters were produced by laser scribing method and graphene fiber electrodes produced by applying three different fluence values were compared among themselves according to their surface morphology, chemical and electrochemical properties; one of them, graphene and one graphene fiber, were selected for biosensor applicability. The morphological, chemical and electrochemical properties of these electrodes were characterized by scanning electron microscopy (SEM), Energy dispersive spectroscopy (EDS), Raman spectroscopy, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and X-ray diffraction (XRD) techniques. Besides these analyses, the biosensor performance was evaluated by cyclic voltammetry (CV) in solvent prepared with ascorbic acid (AA) and phosphate buffered solution (PBS). Moreover, the surface modification of the electrodes was optimized to improve sensitivity and selectivity parameters. The results indicate that graphene electrodes fabricated by laser scribing offer high electrochemical activity and low limit of detection (LOD) values. This study digs that the development of laser-scribed graphene-based biosensors is an important step towards the creation of low-cost, portable and high-performance detection platforms. The broad application potential of these sensors, especially in areas such as healthcare, environment, biomedical applications, food industry and defense industry, is also evaluated.
Benzer Tezler
- Grafitik karbon nitrür ve bor nitrür içeren kompozit yapıların hazırlanması; çevre ve enerji uygulamaları
Preparation of composite structures containing graphitic carbon nitride and hexagonal boron nitride; environmental and energy applications
BUSE SERT
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
EnerjiTarsus ÜniversitesiEnerji Sistemleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. KASIM OCAKOĞLU
- Nanogözenekli karbon fiber ve grafitin süperkapasitör vesensör performanslarının incelenmesi
Investigation of the supercapacitor and sensor performanceof nanoporous carbon fiber and graphite
KORAY BAHADIR DÖNMEZ
- Development of cathode and interlayer materials for high performance lithium sulfur batteries
Yüksek performanslı lityum sülfür pillerin katot ve seperatör kısmında malzeme geliştirmeleri
MMARYAM SADAT KİAİ
Doktora
İngilizce
2020
Enerjiİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN KIZIL
- Tek duvarlı karbon nanotüplerin elektronik yapılarına göre ayrılması ve karakterizasyonu
Separation of single walled carbon nanotubes according to electronic structure and characterization
RÜYA ATLIBATUR
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YEŞİM GÜRSEL
PROF. DR. NİLGÜN YAVUZ
- Karbon nanotüp esaslı yüksek performanslı liflerin üretim yöntemleri, mekanik ve yapısal özellikleri ve uygulama alanları
Production methods, mechanical and structural properties and application areas of carbon nanotube based high performance fibers
ÜLKÜ KÖSE
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiErciyes ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL KARACAN