Elektrokimyasal impedimetrik sensörlerin geliştirilmesi ve uygulamaları

Elektrokimyasal impedans spektroskopisi (EİS) farklı iletkenlik tipleri bulunan materyaller arasındaki sınırları araştırmak için güçlü, tahribatsız bir yöntemdir. Teknolojik gelişme ile birlikte, EİS'in uygulama alanları da oldukça genişlemiştir. Bunlar arasında, diğer elektrokimyasal tekniklere göre avantajları olması nedeniyle sensör çalışmalarında kullanımı oldukça önem taşımaktadır. Böylece, impedimetrik sensörlerin kullanımı üstün özellikleri sayesinde son yıllarda oldukça artmıştır. Dolayısıyla EİS, önemli analitlerin nicel tayininde düşük maliyetli ve potansiyel bir yaklaşım olarak karşımıza çıkmaktadır. EİS, biyolojik olayı doğrudan elektrik sinyaline dönüştürerek yüksek kaliteli veri sunan tahribatsız bir yöntem olduğundan biyosensör geliştirme için oldukça çekici bir tekniktir. Tez kapsamında üç farklı analitin nicel analizi için karmaşık cihaz gereksinimi duymayan, hızlı, yüksek duyarlıkta ve düşük teknolojiye sahip impedimetrik sensörler hazırlanmış ve uygulaması araştırılmıştır. İmpedans sensörlerinde nanomalzemelerin kullanılmasıyla artan sensör yüzey alanı, elektriksel iletkenlik, kimyasal erişilebilirlik ve elektrokataliz gibi avantajlar sağlamaktadır. 3 analit için geliştirilen elektrot yüzeyleri çeşitli nanomalzemeler ve kompozitleri ile modifiye edilmiştir. Dolaşımdaki bir kanser türü (CTC) olan MCF-7 hücrelerinin impedimetrik analizinde iyi biyouyumluluk, geniş yüzey alanı gibi öne çıkan özelliklere sahip ve hücre immobilizasyonu için uygun bir ortam yaratan montmorillonit-insan serum albümin (Mt-A) nanokompozit (NK) elektrot modifikasyon ajanı olarak kullanılmıştır. Desolvasyon yöntemi ile sentezlenen nanokompozit, çeşitli karakterizasyon yöntemleri ile yapısal olarak aydınlatılmıştır. Doğrusal çalışma aralığı 1,5x102 – 7,5x106 hücre/mL ve LOD ise 148 hücre/mL olarak bulunmuştur. Bu sonuçlardan, Mt-A NK/ PGE yüzeyinin MCF-7 hücreleri ile etkileşimi incelenerek meme kanseri teşhisi için basit, etiketsiz, uygun maliyetli ve hızlı bir yöntem geliştirilmiştir. İkinci kısımda, yüksek elektro-katalitik etki, yüksek nükleik asit-afinite ve iyi biyomimetik aktivite sağlayan peptit nanotüp-altın nanopartikül (PNT-AuNP) modifiye tek kullanımlık sensörler mikroRNA 410'un nicel analizi için geliştirilmiştir. Hibridizasyon sürecine dayalı miRNA 410'un impedimetrik tayini için 10 fM'den 300 pM'ye kadar geniş bir doğrusal aralık ve düşük LOD 3,90 fM olarak belirlenmiştir. Herhangi bir etiketleme veya sinyal yükseltme (amplifikasyon) molekülü kullanılmadan yüksek hassasiyet ve LOD'ye başarıyla ulaşılmıştır. Ayrıca periferal serum örneği karmaşık bir biyo-matriks ortamı olarak seçilmiş ve kabul edilebilir % geri kazanım değerleri sağlayan geri kazanım çalışmaları yapılmıştır. Önerilen sensör platformu, iyi bir çalışma aralığında miRNA 410'un ultra eser seviyedeki tespiti için yüksek seçicilik-kararlılık, hızlı yanıt süresi ve düşük maliyetli analiz sunmuş ve rapor edilen geleneksel miRNA sensörlerinin çoğu ile yarışabilir olduğu görülmüştür. Son olarak, 3-monokloro-1,2-propandiol (3-MCPD)'ün impedimetrik teşhisinde yüksek seçicilik ve duyarlığa sahip moleküler baskılanmış aşırı oksidasyona uğramış polipirol-grafen oksit (MIP(oPPy)-GO) modifiye tek kullanımlık sensörler ilk kez geliştirilmiştir. Geliştirilen tüm sensör yüzey modifikasyonları çeşitli yöntemlerle karakterize edilmiştir. En uygun sensör yanıtını değerlendirmek için çeşitli deneysel koşullar (polimerik film kalınlığı, analit/monomer oranı, desorpsiyon/adsorpsiyon süresi vb.) tartışılmış ve optimize edilmiştir. Bir redoks probunun (ferrosiyanür / ferrisiyanür) elektrokimyası, 2-500 nM doğrusal aralık ve 1,82 nM olarak düşük LOD ile 3-MCPD'nin impedimetrik tayini için kullanılmıştır. Pratikte uygulanabilirliği göstermek için soya sosu örneklerinde standart ekleme yöntemi kullanılmıştır. GO ve oPPy'nin böyle bir MIP platformunda bir araya gelmesiyle, 3-MCPD için etiketsiz, tek kullanımlık ve uygun maliyetli bir şekilde üstün bir tanıma performansı sağlanmıştır.