Using of nanofiber based electrodes for detection of organic molecules
- Global styles
- Apa
- Bibtex
- Chicago Fullnote
- Help
Abstract
Ülkemizde kullanılan diyabet sensörlerinin kullan-at formundaki elektrotları, ithal edilme zorunluluğu nedeniyle dışa bağımlılık oluşturmaktadır. Ayrıca bu tip elektrotlar, sadece kandaki glukozu ölçebilecek duyarlılıkta olup, diğer analitlerin ölçümü için kullanılmaktadır. Etanol, metanol ve glukoz seviyelerinin tayini için, yüksek duyarlılıkta ve seçicililikte elektrotların geliştirilmesi zorunlu hale gelmiştir. Son derece küçük çap ölçüleri nedeniyle, yüksek yüzey/hacim oranına sahip olan elektroeğirilmiş nanolifler, aynı zamanda yapısal olarak sağlam ve esnek yapılardır. Bu özelliklerine bağlı olarak, elektroeğirilmiş nanolifler, biyomolekül tespiti için uygun malzemelerdir ve enzim tabanlı biyosensör uygulamalarında sıklıkla kullanılmaktadırlar. Bu tez çalışması, organik polimer nanolif – karbon nanotüp (CNT) nanokompozit malzemelerin glukoz biyosensör uygulamasını içermektedir. Bu çalışmada, yeni bir yaklaşımla yüzey aktif nanolif malzemelerin sentezi ve bu malzemelerin elektrokimyasal sensör platformunda kullanılması araştırılmıştır. Çalışmada, glukoz oksidaz ve alkol oksidaz enzimleri kullanılarak farklı beş sensör elektrodunun, glukoz, metanol ve etanol algılama aktivitelerine göre karşılaştırmalı olarak çalışılması amaçlanmıştır. Fakat glukoz oksidaz temelli amperometrik enzim elektrotları, kan şekeri testi için basit, kullanımı kolay sistemler arasında başı çekmektedir ve glukozun devamlı izlenmesinde önemli bir rol oynadığı düşünülmektedir. Bu sebeplerden dolayı ve laboratuvar koşullarımızın kısıtlı olmasından ötürü, çalışmamızda yanlızca glukoz oksidaz enzimi kullanılmıştır. Çalışma sırasında geliştirilen elektrotlar: a) Glukoz oksidaz (GOks) içeren elektroeğirilmiş PVA elektrot; b) Glukoz oksidaz (GOks)-Çok katmanlı karbon nanotüp (MWCNT) içeren elektroeğirilmiş PVA elektrot; c) Glukoz oksidaz (GOks) ve poli dialil dimetil amonyum klorür (PDDA) ile modifiye edilmiş çok katmanlı karbon nanotüp (MWCNT) içeren elektroeğirilmiş PVA elektrot; d) Glukoz oksidaz (GOks)-poli dialil dimetil amonyum klorür (PDDA) ile modifiye edilmiş tek katmanlı karbon nanotüp (SWCNT) içeren elektroeğirilmiş PVA elektrot; e) Arayüzey çapraz bağlanmış ve Glukoz oksidaz (GOks)-poli dialil dimetil amonyum klorür (PDDA) ile modifiye edilmiş çok katmanlı karbon nanotüp (MWCNT) içeren elektroeğirilmiş PVA elektrot olarak hazırlanmıştır. Elektroeğirme tekniği ile organik bazlı bazı polimerler kullanılarak üretilen nanofiberlerden elektrot üretimi gerçekleştirilmiştir. Elektroeğirme nanoliflerin fiziksel morfolojisi ve ortalama çap uzunlukları, taramalı elektron mikroskopu (SEM) kullanılarak incelenmiş olup, nanoliflerin ortalama çap uzunluğu 100 nm olarak belirlenmiştir. Elektrotların glukoz algılama aktiviteleri amperometrik olarak -0.5 V potansiyel fark uygulanarak, 0.1 M fosfat tampon çözeltisi (PBS, pH 7.4) içerisinde gerçekleştirilmiştir. Üretilen c-d sensör elektrotlarının glukoz algılama limitleri 0.024 mM olarak, glukoz algılama hassasiyetleri ise sırasıyla 65.8, 42.7 µAmM-1cm-2 olarak tespit edilmiştir ve glukoz tayini için son kullanıma uygun sensör elektrotları olarak değerlendirilmiştir. Üretilen a-b-e sensör elektrotlarının glukoz algılama limitleri sırasıyla 0.048, 0.048 ve 0.12 mM olarak, glukoz algılama hassasiyetleri ise sırasıyla 19.4, 25.9, 4.01 µAmM-1cm-2 olarak tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Elektroeğirme, nanofiber, nanobiyosensör, karbon nanotüp The disposable electrodes of the diabetes sensors used in our country are in the case of external dependency due to the necessity of importation. In addition, these types of electrodes are only capable of measuring the glucose in blood, and are using for the measurement of other analytics. Consequently, it has become compulsory to develop electrodes with the characteristics of high sensitivity and selectivity for the determination of ethanol, methanol and glucose levels.Electrospun nanofiber membranes are structurally sound and flexible materials. The membranes are promising candidates for immobilization of enzymes because of their high specific surface area and porous structure. A novel technique for designing amperometric glucose biosensor by electrospinning poly (vinyl alcohol) (PVA) - carbon nanotube (CNT) nanocomposite materials is presented in this study. It was aimed to investigate glucose, ethanol and methanol detection efficiency of five different enzyme electrodes using alcohol oxidase and glucose oxidase enzymes by manipulating the structural design and composition of nano-composite membranes. However, Glucose oxidase-based enzyme electrodes are among the simplest, easy-to-use systems for blood sugar testing and play an important role in the continuous monitoring of glucose. Because of these reasons and due to our limited laboratory conditions, glucose oxidase was selected and immobilized onto the surface of sensor electrodes. The electrodes developed in this study were prepared as: a) Glucose oxidase (GOx) immobilized PVA electrospun electrode; b) Glucose oxidase (GOx) immobilized PVA electrospun electrode containing multi-walled carbon nanotube (MWCNT); c) Glucose oxidase (GOx) immobilized PVA electrospun electrode containing poly(diallyldimethylammonium chloride) (PDDA) functionalized multi-walled carbon nanotube (MWCNT); d) Glucose oxidase (GOx) immobilized PVA electrospun electrode containing poly(diallyldimethylammonium chloride) (PDDA) functionalized single-walled carbon nanotube (SWCNT); e) Interfacially cross-linked PVA electrospun electrode containing poly(diallyldimethylammonium chloride) (PDDA) functionalized multi-walled carbon nanotube (MWCNT). Poly (vinyl alcohol) (PVA)/Glucose oxidase (GOx)/graphene biocomposite membranes were prepared using an electrospinning technique and used for enzyme immobilization. The PVA/GOx membrane's morphology was examined by scanning electron microscopy (SEM). Average diameter for the neat PVA electrospun nanofibers were observed as 100 nm. Glucose sensing activities of the electrodes were amperometrically measured at an applied voltage of -0.5 V (vs. Ag/AgCl) in 0.1 M phosphate buffer solution (PBS pH 7.4). Amperometric measurements demonstrated that electrospun fibrous enzymatic electrodes glucose detection limits for (c) and (d) sensor electrode was observed as 0.024 mM and the glucose sensitivity were calculated as 65.8 and 42.7 µAmM-1cm-2, respectively. Glucose detection limit and sensitivity of these sensor electrodes are quite satisfying. Glucose detection limits of the fabricated glucose electrodes (a), (b), and (e) were observed as 0.048, 0.048 and 0.12 mM respectively, and calculated glucose sensitivity of these sensor electrodes were 19.4, 25.9, 4.01 µAmM-1cm-2, respectively.Keywords: Electrospin, nanofiber, nanobiosensor, carbon nanotube
Collections