İletken polimer tabanlı amperometrik biyosensörlerin geliştirilmesi

Abstract

Biyosensörler tıp, tarım, gıda, eczacılık, çevre, savunma sanayi ve birçok endüstriyel alanda özellikle otomasyon ve kalite kontrolünde çok önemli bir yere sahiptir. Özellikle glikoz, fenol türevleri ve üre gibi insan sağlığına olumsuz etkileri nedeni ile kontrol altında tutulması gereken bileşiklerin kolay, yüksek hassasiyetli analizine ihtiyaç duyulmaktadır. Biyosensörlerin yüksek spesifikliklerinin yanında, renkli ve bulanık çözeltilerde geniş bir derişim aralığında doğrudan ölçmeye olanak sağlamak gibi üstünlükleri vardır. Literatürde iletken polimerlerin amperometrik biyosensörlerde kullanımı ile ilgili pek çok çalışma bulunmasına karşın hazırlanan sensörlerin seçiciliği, duyarlılığı, ölçüm aralığı, kararlılığı, gözlenebilme sınırı ve raf ömrü gibi önemli özellikleri ticari, güncel uygulamalarda yer bulabilecek nitelikte olmadığından yeni biyosensörlerin üretimi için yoğun çalışmalar yapılmaktadır. Son dönemde yapılan çalışmalar, gelişmiş özelliklere sahip biyosensörlerin hazırlanabilmesinin uygun niteliklere sahip yeni polimerler matrislerinin kullanılmasına bağlı olduğunu ortaya koymuştur. Poli (2,5-ditiyenilpirol) (PSNS) ve polipirol (PPy) türevleri düşük yükseltgenme potansiyeline sahip olmaları, kimyasal ve elektrokimyasal yöntemler ile kolayca sentezlenebilmeleri nedeniyle özellikle elektrokromik uygulamalar açısından umut verici niteliktedir. Tüm bu olumlu özelliklerine karşın, PSNS türevlerini içeren enzim biyosensör uygulamalarında polimer matrisi olarak kullanılması ile ilgili sınırlı sayıda çalışma bulunmaktadır. Ayrıca, polimer yapısının biyosensörün özeliklerine etkileri sistematik olarak incelenmemiştir. Tez kapsamında farklı yapıda beş SNS türevi ( SNS-An, SNS-Et, SNS-N3, SNS-HE ve SNS-Fc) ve Py-Fc monomerleri sentezlenmiştir. Söz konusu monomerler (SNS-N3 ve Py-Fc hariç) elektrokimyasal olarak polimerleştirilmiş ve glikoz biyosensörlerinde elekro-aktif tabaka olarak kullanılmıştır. Kopolimerizasyonun etkisini incelemek amacı ile P(SNS-AN-ko-EDOT) elektrokimyasal yöntem ile sentezlenmiş ve glikoz biyosensörü hazırlanmıştır. Ayrıca, PSNS-Fc ve P(SNS-Fc-ko-EDOT) kullanılarak üre ve polifenol biyosensörleri de hazırlanmıştır. Söz konusu çalışmalarda biyosensör yapısında karbon nano metaryel kullanılması ve karbon nano metaryelin türünün etkisi de sistematik olarak incelenmiştir. Hazırlanan toplam 21 farklı biyosensörün her biri için uygun hazırlanma ve çalışma koşulları belirlenmiştir. Daha sonra her bir biyosensörün analitik performansı duyarlılık, ölçüm aralığı, kararlılık, gözlenebilme sınırı, raf ömrü gibi özelikleri açısından kronoamperometrik yöntemle incelenmiştir. Hazırlanan biyosensörler, ticari olarak satılan ve /veya hastahane merkezi laboratuvarından temin edilen numunelerde glikoz, polifenol veya üre tayininde kullanılmış ve referans yöntem ile karşılaştırılmıştır.