Glukoz oksidaz enziminin iletken polimerlere immobilizasyonu ve karakterizasyonu

Abstract

Bu çalışmada yüzey alanı 0,18 cm2 olan platin levha üzerine dönüşümlü voltametri tekniği ile para toluen sülfonik asit (pTSA) ve sodyum para toluen sülfonat ortamında (NapTS) polipirol (PPy) sentezlenmiş ve sentez ortamında bulunan glukoz oksidaz (GOD) enziminin eş zamanlı olarak immobilize edilmesi ile glukoz biyosensörü tasarlanmıştır. Pt/PPy-GODpTSA ve Pt/PPy-GODNapTS enzim elektrotların SEM görüntüleri ve dijital fotoğrafları elde edilmiş ve GOD içermeyen elektrotlar için elde edilen görüntüler ile karşılaştırılarak enzimin immobilizasyonu teyit edilmiştir. Elektrotlar farklı glukoz derişimlerinde dönüşümlü voltametri ve doğrusal taramalı voltametri teknikleri ile karakterize edilmiştir. Elde edilen Pt/PPy-GODpTSA ve Pt/PPy-GODNapTS enzim elektrotları için optimum potansiyel değerleri sırasıyla 0,7 ve 0,6 V; optimum pH değerleri ise sırasıyla 4,5 ve 7,0 olarak bulunmuştur. Glukoz derişimine bağlı olarak (0,05-30 mM) gözlenen akım değerlerinde her iki elektrot için 1mM glukoz derişimine kadar doğrusal bir artış gözlenmiş, ancak daha yüksek glukoz derişimlerinde akım değerlerindeki artış azalmıştır. Lineweaver-Burk eğrisinden Pt/PPy-GODpTSA ve Pt/PPy-GODNapTS için KM değerleri sırasıyla 5,2 ve 1,7 mM, Imax değerleri ise 14,2 ve 25,4 µA olarak hesaplanmıştır. Glukoz biyosensörünün depolama kararlılığı sulu tampon ortamında bekletilerek ayrı ayrı ölçülmüştür. Genel olarak Pt/PPy-GODNapTS elektrodunun depolama kararlılığının daha yüksek olduğu, ancak 30 gün sonunda her iki elektrodun aktivitelerinin neredeyse tamamını kaybettikleri gözlenmiştir. Pt/PPy-GODpTSA ve Pt/PPy-GODNapTS elektrotların tekrar kullanım kararlılıkları 5, 10 ve 20 mM glukoz çözeltilerinde belirlenmiş ve 50 ardışık ölçüm sonrasında Pt/PPy-GODNapTS elektrodun daha yüksek kararlılık gösterdiği saptanmıştır. Ayrıca Pt/PPy-GODpTSA elektrodunun tekrar kullanım kararlılığı glukoz derişimi arttıkça azalırken Pt/PPy-GODNapTS elektrodunun tekrar kullanım kararlılığı glukoz derişiminden etkilenmemiştir. Ayrıca tasarlanan biyosensörler ile malt içeceği, gazoz, şarap, bal ve üzüm suyu olmak üzere 5 sıvıda glukoz tayini yapılmış ve Pt/PPy-GODNapTS elektrodunun Pt/PPy-GODpTSA elektroda göre daha doğru sonuçlar verdiği gözlenmiştir.2010, 105 sayfaAnahtar Kelimeler: Glukoz oksidaz, immobilizasyon, glukoz biyosensörü, polipirol, sodyum p-toluen sülfonat, p-toluen sülfonik asit, dönüşümlü voltametri, platin elektrot

In this study, polypyrrole (PPy) was synthesized on Pt electrode which has 0.18 cm2 surface area, using p-toluene sulphonic acid (pTSA) and sodium p-toluene sulphonate (NapTS) medium by cyclic voltammetry technique and glucose biosensor was designed by simultaneously immobilization of glucose oxidase (GOD) which already in the electrolyte solution. SEM images and digital photos of Pt/PPy-GODpTSA ve Pt/PPy-GODNapTS enzyme electrodes were get and compared with those of GOD free electrodes and it was confirmed that GOD was successfully immobilized. Electrodes were characterized in glucose solutions at varied concentrations using Cyclic Voltammetry and Lineer Sweep Voltammetry Techniques. Optimal potentials were determined as 0.7 and 0.6 V; optimal pH values were determined as 4.5 and 7.0 for Pt/PPy-GODpTSA and Pt/PPy-GODNapTS electrodes, respectively. Current values were determined depending on glucose concentration (0.05-30 mM) and it was observed that current values proportionally increased by increase in glucose concentration upto 1 mM and then increment decreased at higher glucose concentration for both electrodes. KM values were calculated as 5,2 ve 1,7 mM and Imax values were determined as 14,2 ve 25,4 µA for Pt/PPy-GODpTSA ve Pt/PPy-GODNapTS, respectively using Lineweaver-Burk plots. Storage stabilities of glucose biosensors were measured by storing in buffer solutions. In general, Pt/PPy-GODNapTS electrode showed beter stability, but at the end of the 30 days, it was observed that both electrodes nearly lost all of their activities. Operational stabilities of Pt/PPy-GODpTSA and Pt/PPy-GODNapTS electrodes were determined in 5, 10 ve 20 mM glucose solutions and after 50 repeatedly uses it was observed that Pt/PPy-GODNapTS electrode was more stable. Moreover, operational stability of Pt/PPy-GODpTSA electrode decreased by increase in glucose concentration while Pt/PPy-GODNapTS electrode did not influenced by substrate concentration. Biosensors were also used to determine the glucose levels of commercial beverages such as malt dirink, fizzy drink, wine, honey and grape juice and it was observed that results of Pt/PPy-GODNapTS were more satisfied than those of Pt/PPy-GODpTSA electrode.2010, 105 pagesKey Words: Glucose oxidase, immobilization, glucose biosensor, Polypyrol, sodium p-toluene sulfonate, p-toluene sulfonic acid, cyclic voltammetry, platinum electrode