Geliştirilecek yüksek hassasiyetteki elektrokimyasal sensör sistemi ile toksik madde analizi

Abstract

Toksin maddeler, gıda güvenliğini tehdit eden ve canlı organizmaların ölümüne neden olabilen biyolojik tehlike unsurları arasındadır. Geleneksel yöntemlerin dışında, gıda toksinlerini analiz etmek için biyosensörler son yıllarda geniş kullanım alanı bulmuştur. Bu sensörlerin yapılarına enzimler, hücreler, dokular, antikorlar, DNA vb. biyolojik materyallerin eklenmesiyle isimlendirilmiştir.Bu çalışmada deniz ürünlerinde önemli bir toksin madde niteliğinde olan domoik asitin hızlı ve güvenilir olarak tespit edilmesi için tek kullanımlık perde baskılı elektrotlar (SPE) kullanılmıştır. SPE'ler, tek seferde çok sayıda üretilebilen, ön işlem ya da eğitimli kullanıcıya ihtiyaç duyulmayan, kullanımı kolay ve gerçek zamanlı algılama için uygun özellikteki ucuz malzemelerdir.Bu çalışmada, altın SPE'ler (SPGE) potasyum ferrisiyanür redoks probu ile inkübe edilmiş ve örneklerin elektrokimyasal empedans spektroskopi (EIS) analizi karakterize edilerek değerlendirilmiştir. SPGE'lere biyofonksiyonel özellikler kazandırmak için, dört farklı derişimde domoik asit (DA) solüsyonu inkübe edilerek empedans ölçümleri alınmıştır. Empedans ölçümleri sonrasında elde edilen Nyquist grafikleri değerlendirilmiştir. Ayrıca SPGE'lerin yüzey özellikleri atomik kuvvet mikroskobu (AFM), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve SEM cihazına entegre enerji yayılımlı X ışını (EDX) analiziyle incelenmiş ve sonraki çalışmalarda yüzeyde oluşacak diğer ara katmanların EIS ölçümlerinde karşılaşılabilecek olası sorunlar tartışılmıştır.Sonuç olarak, elde edilen biyosensörlerin düşük hata paylarıyla çalışacağı ve toksin analizinin sonuçlarının gelecekteki çalışmalar için önemli olması beklenmektedir.

Toxins are among the biological hazard elements that threaten the safety of food and can cause the death of living organisms. Apart from traditional methods, biosensors to analyze food toxins have found wide use in recent years. These sensors include enzymes, cells, tissues, antibodies, DNA, etc. which are named by the addition of the biological agents.In this study, disposable screen-printed electrodes (SPE) were used to detect domoic acid, which is an important toxic substance in seafood, in a quick and reliable manner. SPEs are inexpensive materials that can be produced in large numbers at once, do not require pre- treatment or trained users, are easy to use and are suitable for real-time detection.In this study, gold based SPEs (SPGE) were incubated with potassium ferricyanide redox probe and electrochemical impedance spectroscopy analysis (EIS) of the samples were characterized and evaluated. Impedance measurements were taken by incubating domoic acid (DA) solutions at four different concentrations in order to gain biofunctional properties to SPGEs. Nyquist plots were obtained after impedance measurements, then the results were evaluated. In addition, the surface properties of SPGEs were examined by atomic force microscope (AFM), scanning electron microscope (SEM) and energy dispersive X ray (EDX) analysis which is integrated to the SEM device, and in subsequent studies, possible problems that may be encountered in EIS measurements of other intermediate layers that will form on the surface were discussed.Consequently, it is expected that our develop biosensor can be operated with low margins of error and the results of the toxin analysis will be important for the future studies in the field.