Enzim immobilizasyonunu temel alan glükoz biyosensörlerinin geliştirilmesi

Abstract

ÖZET DOKTORA TEZİ ENZİM İMMOBİLİZASYONUNU TEMEL ALAN GLUKOZ BİYOSENSÖRLERİNİN GELİŞTİRİLMESİ Yasemin NUMANOĞLU Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Anabilim Dalı Danışman: Prof.Dr. Sibel SUNGUR Biyosensör, temel olarak biyolojik ve fizikokimyasal bileşenleri birleştiren ve geniş çeşitliliği olan bir sistemdir. Biyosensörlerde enzimlerin kullanımı elektrotların yüzeyinin immobilize enzim ile kaplanması yöntemiyle gerçekleştirilir. Çalışmada kullanılan glukoz oksidaz enzimi (p-D-Glukoz: Oksijen oksido redüktaz, E.C. 1. 1.3.4) moleküler oksijen varlığında J3-D-glukozun, hidrojen peroksit ve 5-glukanolaktona dönüşümünü katalizleyen enzimdir. Bu çalışmada gıda, içecek ve klinik tayinlerde kullanılmak üzere glukoz biyosensörü geliştirilmiştir. Glukoz oksidaz enzimi, jelatine gluteraldehit çapraz bağlayıcısı kullanılarak çapraz bağlama yöntemine göre immobilize edilmiştir. İmmobilizasyonda jelatinin yanında dolgu maddesi olarak poliakrilamit kullanılmıştır. Jelatin ve jelatin-poliakrilamit taşıyıcı sistemleri ile glukoz oksidaz eniziminin immobilizasyonu optimize edilerek en uygun biyosensörun geliştirilmesi amaçlanmıştır. Çalışmada, serbest enzim, immobilize enzim ve immobilize glukoz oksidaz elektrodan kimyasal ve elektrokimyasal (arnperometrik) yöntemler kullanılarak karakterize edilmiş ve sonuçlar birbirleriyle karşılaştırmıştır. Sıcaklık, pH, çapraz bağlayıcı konsantrasyonu, enzim konsantrasyonu, tekrar kullanılabilirlik, termal inaktivasyon ve kinetik parameterlerin incelendiği çalışmada ayrıca biyolojik örneklerde bulunabilecek ürik asit biyosensörün tepkisini ne şekilde etkilediği araştırılmıştır. Bu çalışmada gıda, içecek ve klinik uygulamalarda glukoz tayini amacıyla daha önce literatürde yer almayan yeni bir glukoz biyosensörü geliştirilmiştir. Hızlı, hassas ve kullanımı pratik olan bu biyosensörün maliyeti oldukça düşük olup duyarlılığı değişmeden Sİ günlük bir süre boyunca en az 1 7 kez kullanılabileceği tespit edilmiştir. 2003, 122 sayfa ANAHTAR KELİMELER: Enzim immobilizasyonu, arnperometrik enzim elektrotu, glukoz oksidaz, jelatin, poliakrilamit, gluteraldehit, glukoz biyosensörü, immobilize glukoz oksidaz.

ABSTRACT Ph. D. Thesis DEVELOPMENT OF GLUCOSE BİOSENSORS BASED ON ENZYME IMMOBILIZATION Yasemin NUMANO?LU Ankara University Graduate School of Natural and Applied Sciences Department of Chemistry Supervisor: Prof. Dr. Sibel SUNGUR Biosensors are systems that mainly combine biological and physicochemical components and also have a wide variety. Enzyme usage in biosensors is accomplished by coating the electrode surface with immobilized enzyme. The enzyme used in this work, glucose oxidase (p-D glucose: oxygen oxidoreductase, EC. 1. 1.3.4) catalysis the conversion of p-D glucose to hydrogen peroxide and 5-glucanolactone in the presence of molecular oxygen. In this work, a glucose biosensor was developed to be used in food, drink and clinical detections. Glucose oxidase was immobilized into gelatine with process polyacrylamide polymer was added to gelatine as filling material, it was aimed to optimise the immobilization of glucose oxidase onto gelatine and gelatine-polyacrylamide support systems to develop the most convenient biosensor. The free and immobilized enzymes and immobilized glucose oxidase biosensors were characterized using chemical and electrochemical methods (amperometric) and the results were compared. Temperature, pH, cross-linking agent concentration, enzyme concentration, reusability, thermal stability and kinetic active compaunds (uric acid, ascorbic, glycerine, NH4+ and NaCI and KCI ) on the response of biosensor was also investigated, in this study a new glucose oxidase biosensor, which have not previously been citied in literatüre, have been devoloped for determination of glucose in food, drink and clinical application. This fast responding, accurate and easily usable biosensor's production cost is low and can be used 17 times within 51 days without loosing its accuracy. Responding, accurate and easily usable biosensor's production cost is low and can be used 1 7 times within 5 1 days without loosing its accuracy. 2003,122 pages Key Words: Enzyme immobilizalion, amperometric enzyme electrode, glucose oxidase, gelatine, polyacrylamide, glutaraldehyde, glucose biosensor, immobilized glucose oxidase.