Pestisit tayini için moleküler baskılama temelli yüzey plazmon rezonans ve kuvars kristal mikroterazi sensörlerin hazırlanması

Sunulan çalışmanın amacı, çevre sularında eser miktarda bulunan organik fosforlu insektisit dimetoat ve karbamatlı insektisit karbofuranın tayinine yönelik, moleküler baskılama yöntemi kullanılarak kuvars kristal mikroterazi (QCM) ve yüzey plazmon rezonans (SPR) sensörlerinin hazırlanmasıdır. Hazırlanan QCM ve SPR sensörlerin yüksek seçiciliği, doğruluğu, hassasiyeti, daha düşük tayin limitlerine inilmesi ve çevre suyu örnekleri üzerindeki uygulamaları sıvı kromatografisi üçlü kuadrupol (tandem) kütle spektrometresi (LC-MS/MS) tekniği ile karşılaştırmalı olarak yapılmıştır. Çalışmanın ilk aşamasında, hedef molekülle etkileşmesi için uygun yapıda fonksiyonel monomer olarak seçilen N-metakriloil-L-triptofan metil ester (MATrp) FTIR-ATR çalışmaları ile karakterize edildi. QCM ve SPR sensör çiplerinin altın yüzeylerine pestisit baskılanmış (MIP) poli(etilenglikol dimetakrilat-N-metakriloil-(L)-triptofan metil ester) (poly(EGDMA-MATrp)) nanofilmler tutturuldu. Ayrıca baskılanmamış (NIP) nanofilmler aynı yöntemle sadece ortama hedef molekül eklenmeksizin sentezlendi. Hazırlanan QCM ve SPR sensör çipleri, atomik kuvvet mikroskobu (AFM), elipsometre, FTIR-ATR ve temas açısı ölçümleri ile karakterize edildi. Kalınlık ölçümleri ve AFM görüntüleri, nanofilmlerin homojen ve hemen hemen tek tabakalı olduğunu göstermektedir. Karakterizasyon çalışmalarının ardından elde edilen pestisit baskılanmış ve baskılanmamış sensör çipleri QCM ve SPR sensör sistemlerine bağlanarak hedef moleküle ait kinetik ve afinite bağlanma çalışmaları yapıldı. Dimetoat ve karbofuran için belirleme alt limitleri (LOD) sırasıyla QCM için 5.35 ng/L ve 4.89 ng/L, SPR için 8.37 ng/L ve 7.11 ng/L olarak hesaplandı. Baskılanmış nanofilmlerin, baskılanmamış nanofilmlere göre hedef moleküle daha fazla duyarlılık gösterdiği belirlendi. Adsorpsiyon kinetikleri farklı derişimlerdeki pestisit çözeltilerinin QCM ve SPR sensör sisteminden geçirilmesiyle belirlendi. Langmuir adsorpsiyon modeli, bu afinite sistemleri için en uygun model olarak bulundu. Pestisit baskılanmış nanofilmlerin seçiciliğini göstermek için yarışmalı adsorpsiyon deneyleri yapıldı. Sensörlerin tekrar kullanılabilirlikleri birer hafta arayla altı tekrar ile yapıldı. Örnek çalışma olarak dört farklı çevre suyu örneğine her bir pestisit için 10 ng/L standart eklenmesi (spike) yapılarak analizler gerçekleştirildi. Çalışmanın ikinci aşamasında, sıvı kromatografisi iyon tuzaklı/uçuş zamanlı kütle spektrometresi (LC-MS IT-TOF) cihazında hazırlanan metot ile pestisitlerin parçalanma iyonları ve virgülden sonra dört haneye kadar tam kütleleri (exact mass) belirlendi. Belirlenen tam kütleler ve parçalanma iyonları doğrultusunda LC-MS/MS cihazı ile kalitatif ve kantitatif analiz için pestisitlere özgü kapsamlı bir metot hazırlanarak validasyon çalışmaları yapıldı. Dimetoat ve karbofuran için belirleme alt limitleri (LOD) sırasıyla 16.92 ng/L (R2=0.999) ve 20.47 ng/L (R2=0.999) olarak hesaplandı. LC-MS/MS sisteminde, örnek çalışma olarak dört farklı çevre suyu örneğine her bir pestisit için 500 ng/L standart eklenmesi (spike) yapılarak analizler gerçekleştirildi. QCM ve SPR sensör sistemlerinin farklı derişimlerdeki bağlanma doğruluğunu belirlemek için sensör sistemlerinde çalışılan standart çözeltiler arasında üç farklı derişim (10-100-1000 ng/L) belirlendi. Bu derişimlerin sensör sistemlerindeki adsorpsiyon öncesi ve adsorpsiyon sonrası örnekleri alındı ve LC-MS/MS cihazı ile analizler yapıldı. Analiz sonucunda, sensör sistemlerinin yüksek seçiciliği ve doğruluğu LC-MS/MS ile doğrulandı. Sonuç olarak; Moleküler baskılama temelli QCM ve SPR sensörlerin, hem sulu çözeltilerden hem de doğal kaynaktan pestisit tayini için LC-MS/MS tekniği ile karşılaştırma deneyleri yapılarak hazırlanan sensör çiplerinin yüksek seçiciliği, doğruluğu, hassasiyeti ve daha düşük tayin limitlerine inilebildiği belirlendi.