Oksidaz aktivitesi arttırılmış nano-mangan dioksit kullanımıyla dolaylı antioksidan aktivite ölçümü

Abstract

Serbest radikaller kanser, kardiyovasküler hastalıklar, katarakt, bağışıklık sistemi azalması, beyin fonksiyon bozukluğu gibi pek çok hastalıklara neden olacak potansiyele sahip olmaları nedeniyle son yıllarda sık araştırılan bir konu haline gelmiştir. Günümüzde bir çok doku hasarı ve hastalıklara neden olan bu serbest radikallerin stabilize edilmesinde veya devre dışı bırakılmasında görev alan antioksidanlar büyük bir öneme sahiptir. Son yıllarda toplam antioksidan aktivite/kapasite tayini için birkaç yeni analitik yaklaşım denenmiştir ve genel olarak antioksidanların tayininde düşük maliyetleri, kolay kullanımları, analitin hızlı tayin edilebilmesi ve yüksek hassasiyet gibi avantajları nedeniyle nanoparçacık temelli sensörler kullanılmıştır. Bu nedenle bu tez çalışması kapsamında antioksidan bileşiklerin dolaylı aktivite ölçümü için mangan dioksit nanopartikül temelli spektrofotometrik bir yöntem geliştirilmiştir. Geliştirilen yöntemin prensibi; mangan dioksit nanopartiküller ile kromofor bir reaktif olan 3,3',5,5'-Tetrametilbenzidin (TMB) arasında havaya açık ortamda meydana gelen redoks tepkimesi sonucu oluşan TMB+ katyonunun (nano prob) hidrofilik ve lipofilik antioksidanlar varlığında renk şiddetinde (λmax= 650 nm) meydana gelen azalmanın ölçülmesine dayanmaktadır. Mangan dioksit nanopartiküller kolay, hızlı ve ucuz bir şekilde sentezlenebilmektedir. Geliştirilen yöntemin güvenilirliği ve hassasiyetini tanımlayan lineerlik, tekrarlanabilirlik ve geri kazanım parametreleri test edilerek yöntemin validasyonu yapılmıştır. Geliştirilen yöntem ile çalışılan antioksidanların gözlenebilme sınırları (LOD) 1.23×10-9 mol L-1 ile 1.71×10-7 mol L-1 değerleri arasında, tayin sınırları (LOQ) ise 3.73×10-8 mol L-1 ile 5.18×10-7 mol L-1değerleri arasındadır. Geliştirilen yöntemde çeşitli antioksidan bileşiklerin (C ve E vitaminleri, polifenolik bileşikler ve tiyollü antioksidanlar) troloks eşdeğeri antioksidan kapasite (TEAC) değerleri hesaplanılarak elde edilen sonuçlar orijinal ABTS yöntemi sonuçlarıyla Spearman korelasyon testi kullanılarak karşılaştırılmıştır. Hazırlanan ikili ve üçlü sentetik karışımlara geliştirilen nano prob uygulanarak teorik olarak beklenen aktivite değerleri ile deneysel olarak bulunan değerler (mM TR) değerlendirilmiştir. Son olarak yeşil çay ve portakal suyu örneklerine saf antioksidan bileşiklerin uygun konsantrasyonlarda standart katkıları yapılarak geliştirilen yöntem ile antioksidan miktar tayinleri yapılmıştır.

Free radicals have become the subject of many investigations in recent years, as they have the potential to cause many diseases such as cancer, cardiovascular disease, cataract, immune system reduction, and brain dysfunction. Nowadays, antioxidants that are involved in stabilizing or disabling these free radicals, which cause many tissue damage and diseases, are of great importance. In recent years, several new analytical approaches have been tried for total antioxidant activity / capacity determination and nanoparticle based sensors have been used in the determination of antioxidants in general due to their low costs, easy usage, rapid determination of analyte and high precision. For this reason, a manganese dioxide nanoparticle based spectrophotometric method was developed for the indirect activity measurement of antioxidant compounds. The developed method is based on the measurement of the decrease in the color intensity (λmax= 650 nm) of TMB+ cation (nano probe) in the presence of hydrophilic and lyophilic antioxidants. TMB+ cation is obtained via redox reaction between manganese dioxide particles and a chromophore reactant: 3,3',5,5'-Tetramethylbenzydine (TMB) under pen air. Manganese dioxide nanoparticles can be synthesized easily, quickly and cheaply. The linearity, repeatability and recovery parameters that define the reliability and precision of the developed method were tested and the method was validated. Limit of detection (LOD) thresholds of the antioxidants worked with the developed method were in the range of 1.23×10-9 mol L-1 and 1.71×10-7 mol L-1 and their limit of quantitation (LOQ) thresholds are in the range of 3.73×10-8 mol L-1 and 5.18×10-7 mol L-1. In the developed method, the results of various antioxidant compounds (C and E vitamins, polyphenolic compounds and thiol antioxidants) as trolox equivalent antioxidant capacity (TEAC) values were calculated and the results were compared with those of the original ABTS method using the Spearman rank correlation test. The developed nano probe was applied to the binary and ternary synthetic mixtures and the experimental and theoretical activity values (mM TR) were evaluated. Finally, the antioxidant amount was determined by the method developed by standard addition of the pure antioxidant compounds in appropriate concentrations to the green tea and orange juice samples.