Altın biriktirilmiş polivinil ferrosen modifiye Pt elektrodunu temel alan glukoz biyosensörünün geliştirilmesi

Abstract

tv ÖZET Basit ve hassas amperometrik glukoz enzim elektrodunun tasarlanması için yeni bir yöntem tanımlanmıştır. Polivinilferrosen (PVF) kaplı Pt elektroda dayanan enzim elektrodunun geliştirilmesini sağlayacak basit bir enzim tutuklama yöntemi araştırılmıştır. Bu çalışmada iki yeni glukoz enzim elektrodu geliştirilmiştir. Çalışmanın birinci adımında, PVF kaplanmış Pt elektrot enzim çözeltisine daldırılarak glukoz oksidaz enziminin (GOD) polimer matriks içerisinde tutuklanması sağlanmıştır ve bu enzim elektrot PVF-GOD enzim elektrodu olarak tanımlanmıştır. Elektrot cevabı üzerine polimerik film kalınlığı, pH, sıcaklık, substrat ve enzim konsantrasyonu etkisi araştırılmıştır. 25°C sıcaklıkta pH 7,4 olarak bulunmuştur. Cevap süresi 25-35 s ve lineer çalışma aralığının üst sınırı 14,598 mM glukoz derişimidir. Tutuklanmış enzim sistemi için görünür Michaelis-Menten sabiti (Kmg) ve aktivasyon enerjisi sırasıyla 20,38 mM glukoz ve 24,05 kJ/mol olarak bulunmuştur. Çalışmanın ikinci adımında GOD, PVF kaplanmış ve ardından Au biriktirilmiş Pt elektrot üzerinde aynı yöntemle tutuklanmıştır ve bu enzim elektrot PVF-Au-GOD enzim elektrodu olarak tanımlanmıştır. Enzim elektrot cevabı üzerine Au etkisi araştırılmıştır. 25°C sıcaklıkta pH 7,4 olarak bulunmuştur. Cevap süresi 50-90 s ve lineer çalışma aralığının üst sının 21,58 mM glukoz derişimidir. Tutuklanmış enzim sistemi için görünür Michaelis-Menten sabiti (Kmg) ve aktivasyon enerjisi sırasıyla 30,4 mM glukoz ve 24,89 kJ/mol olarak bulunmuştur. Enzim elektrotlanmn amperometrik cevaplan, enzimatik yükseltgenme sonucu oluşan H202'nin SCE'ye karşı sabit potansiyelde ölçülmesine dayanır. Serbest ve tutuklanmış enzim sistemlerinin Kmg ve Ea değerlerini karşılaştırmak amacıyla aynı koşullar altında farklı glukoz konsantrasyonlarında oluşan H2O2 elektrokimyasal olarak ölçülmüştür. pH 7,4 tamponunda kaplanmamış Pt elektrot kullanılarak serbest enzim için maksimum akım değerleri ölçülmüştür. Serbest enzim için Km ve Ea değerleri sırasıyla 28,2 mM glukoz derişimi ve 27,823 kJ/mol'dür. Girişim yapabilecek maddelerin etkisi ve enzim elektrodunun kararlılığı araştırılmıştır. Aynı zamanda gerçek kan numunelerindeki glukoz konsantrasyonu PVF-Au-GOD enzim elektrodu ile standart ekleme yöntemi kullanılarak ölçülmüştür. Bulunan sonuçlar hastane sonuçlan ile uyum içindedir. Anahtar Kelimeler: Glukoz, Poüvinilferrosen, Altın biriktirme, Enzim elektrot

ABSTRACT A novel strategy to construct a simple and sensitive amperometric glucose enzyme electrode was described. A simple method of enzyme immobilization was investigated which is useful for devolopment of enzyme electrodes based on polyvinylferrocene (PVF)coated, Pt electrodes. In this study, two novel glucose enzyme electrodes were investigated. In the first step of this study, the glucose oxidase enzyme (GOD) was incorporated into the polymer matrix by immersing PVF coated PT electrode in enzyme solution for several times, and this enzyme electrode was called as PVF-GOD enzyme electrode. The effects of the thickness of the polymeric film, pH, temperature, substrate and enzyme concentration on the response of the enzyme electrode were investigated. The optimum pH was found to be 7.4 at 25°C. The response time was found to be 25-35 s and upper limit of the linear working portion was found to be 14.598 mM glucose concentration. The apparent Michaelis-Menten constant (Kmg) and the activation energy of this immobilized enzyme system were found to be 20.38 mM glucose and 24.05 kJ/mol, respectively. In the second step of this study, GOD was immobilized on PVF coated and then Au deposited Pt electrode by the same strategy, and this enzyme electrode was called as PVF-Au-GOD enzyme electrode. The effect of the amount of Au on the response of the enzyme electrode was investigated. The optimum pH was found to be 7.4 at 25°C. The response time was found to be 50-90 s and upper limit of the linear working portion was found to be 21.58 mM glucose concentration. The apparent Michaelis- Menten constant (K*ng) and the activation energy of this immobilized enzyme system were found to be 30.4 mM glucose and 24.89 kJ/mol, respectively. The amperometric responses of the enzyme electrodes due to the electrooxidation of enzymatically generated H2O2 were measured at a constant potential versus SCE. In order to compare the Kmg and Ea values of immobilized enzyme systems with free enzyme systems under the same solution condition, the H2O2 generated from solutions of different glucose concentrations were measured electrochemically. The maximum current values were obtained for the free enzyme using a bare Pt electrode in a buffer solution of pH 7.4. The Km and Ea values of iree enzyme system were 28.2 mM glucose concentration and 27.823 kJ/mol, respectively. The effects of interferents and stability of the enzyme electrode were also investigated. The glucose concentration in real blood samples were also measured using the PVF- Au-GOD enzyme electrode by utilizing standard addition- method and ihe results were found to be compatible with the hospital results. Key Words: Glucose, Polyvinylferrocene, Gold deposition, Enzyme Electrode