L-fenilalanin tayini için moleküler baskılanmış biyosensör hazırlanması

Abstract

Fenilalanin (Phe) esansiyel bir aminoasit olup esansiyel olmayan aminoasit tirozin ve türevlerinin metabolik öncülüdür. Fenilalanin, fenilalanin hidroksilaz enzimi (PAH) varlığında tirozine dönüştürülür. Tirozin, dolayısıyla Phe, protein yapımında, nörotransmitter maddelerin (dopamin, nefrin, norepinefrin) ve tiroid hormonlarının yapımında kullanılır. Bu çalışmada; L-fenilalanin tayinine yönelik moleküler baskılanmış elektrokimyasal biyosensör hazırlanmıştır. Elektrokimyasal biyosensör, kalıp molekül (L-fenilalanin) ve fonksiyonel monomer tiyofen-3-karbonil triptofan varlığında altın elektrot yüzeyinde elektriksel polimerizasyonla hazırlanmıştır. Çalışmanın ilk aşamasında, L-fenilalaninle etkileşmesi için uygun yapıda fonksiyonel monomer olarak seçilen tiyofen-3-karbonil-L-triptofan, 3-karboksitiyofen ve L-triptofanın reaksiyona sokulmasıyla sentezlenmiştir. Sentezlenen tiyofen-3-karbonil-L-triptofan monomeri, NMR ve FTIR çalışmaları ile karakterize edilmiştir. L-fenilalanin baskılanmış sensörün etkinliğinin incelenmesi için farklı derişimlerde L-fenilalanin içeren çözeltiler, elektrokimyasal hücre ile etkileştirilerek L-fenilalaninin sulu ortamdan analizi gerçekleştirilmiştir. Hazırlanan elektrokimyasal sensör, atomik kuvvet mikroskobu (AFM), elipsometre, FTIR-ATR ve temas açısı ölçümleri ile karakterize edilmiştir. Ayrıca L-fenilalaninin dönüşümlü voltametri (CV) ve kare dalga voltametri (SWV) teknikleri kullanılarak elektrokimyasal davranışları incelenmiştir. CV sonuçlarına göre L-fenilalaninin yükseltgenme akımının difüzyon kontrollü olduğu bulunmuştur. Kontrol deneyleri için kalıp molekül L- fenilalanin olmadan, baskılanmamış sensör de hazırlanmıştır. L-Fenilalanin baskılanmış sensörün seçiciliğini göstermek için L-fenilalanin, D-fenilalanin ve triptofan aminoasitlerinin yarışmacı tayini araştırılmıştır. Sonuçlar, baskılanmış sensörün L-fenilalanin için yüksek seçiciliğe ve duyarlılığa sahip olduğunu göstermektedir.Anahtar Kelimeler: L-Fenilalanin, moleküler baskılama, dönü?ümlü voltametri,elektrokimyasal sensör.

Phenylalanine (Phe) is an essential amino acid and it is the metabolic precursor of non-essential amino acid tyrosine and its derivatives. In the presence of phenylalanine hydroxylase (PAH), phenylalanine is converted into tyrosine. Tyrosine, therefore Phe, is used in synthesizing proteins, neurotransmitter substances (dopamine, nephrine, norepinephrine), and thyroid hormones. In this study, molecularly imprinted electrochemical biosensor was prepared to detect L-phenylalanine. Electrochemical biosensor was prepared in the presence of template (L-Phe) and functional monomer thiophene-3-carbonyl-L-tryptophan on gold electrode surface with electropolymerization. In the first step of the study, thiophene-3-carbonyl-L-tryptophan was synthesized by the reaction of 3-carboxythiophene and L-tryptophan. Synthesized thiophene-3-carbonyl tryptophan monomer was characterized by NMR and FTIR studies. To analyse the activity of L-phenylalanine imprinted sensor, aqueous L-phenylalanine solutions in different concentrations were interacted with electrochemical cell. Prepared electrochemical sensors were characterized with atomic force microscopy (AFM), ellipsometer, FTIR-ATR and contact angle measurements. Electrochemical behaviour of L-phenylalanine was analysed with cyclic voltametry (CV) and square wave voltametry (SWV). According to CV results oxidation current of L-phenylalanine was found to be diffusion controlled. For control experiments, non-imprinted sensor was also prepared in absence of template L-phenylalanine molecules during polymerization. In order to show the selectivity of the L-phenylalanine imprinted electrochemical sensor, competitive detection of L-phenylalanine, D-phenylalanine and L-tryptophan was evaluated. The results showed that the imprinted sensor has high selectivity and sensitivity for L-phenylalanine.Keywords: L-phenylalanine, molecular imprinting, cyclic voltametry, electrochemical sensor