AOx temelli biyosensörlerde analitiksel karakterizasyon

YBCE/MWCNT/AuNP/PNR/AOx/G/GA biyosensörleri ile metanolün ve etanolün -0,30 V’da amperometrik tayinleri yapılmış ve kronoamperogramlardan elde edilen akım verilerinin metanol ve etanol derişimine karşı grafikleri çizilmiştir. Şekil 4.78’de verilen grafiklerin duyarlığı ve korelasyon katsayıları sırasıyla metanol için 0,509 µA.mM-1 ve 0,999, etanol için ise 0,432 µA.mM-1 ve 0,999 olarak bulunmuştur. YBCE/MWCNT/AuNP/PNR/AOx/G/GA biyosensörlerinin tekrarlanabilirliği 400 µM metanol (n=5) ve 400 µM etanol (n=5) için test edilmiş, bağıl standart sapma (R.S.D.) metanol için % 1,12, etanol için % 1,65 olarak hesaplanmıştır. Biyosensör formülasyonunda MWCNT, AuNP ve PNR’nin bulunması yarattıkları sinerjik etki ile elektrodun elektroaktif yüzey alanını artırmış ve daha duyarlı amperometrik yanıt alınmasını sağlamıştır. YBCE/MWCNT/AuNP/PNR/AOx/G/GA biyosensörleri ile etanol ve metanolün amperometrik tayini için elde edilen analitiksel parametreler Çizelge 4.19’da verilmiştir.

0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 I / (µ A) Potansiyel / (V)

Şekil 4.78. YBCE/MWCNT/AuNP/PNR/AOx/G/GA biyosensörlerinin metanol ve etanol derişimlerine karşı elde edilen akım grafikleri (50 mM pH 7,0 fosfat tamponu, -0,30 V, 0,1 M KCl, 1,2 unit AOx)

Çizelge 4.20. YBCE/MWCNT/AuNP/PNR/AOx/G/GA biyosensörleri ile etanol ve metanolün amperometrik tayini için elde edilen analitiksel parametreler

Etanol Metanol

Gözlemlenebilme sınırı 53,5 µM 100,8 µM

Tayin sınırı 178,5 µM 335,9 µM

Doğrusal aralık 178,5 µM – 1000 µM 335,9 µM - 1000 µM

Duyarlık 0,432 µA.mM-1 _{0,509 µA.mM}-1

Tekrarlanabilirlik RSD % 1,65 (n=5), 400 µM RSD % 1,12 (n=5), 400 µM

YBCE/MWCNT/AuNP/PNR/AOx/G/GA biyosensörleri etanol/metanol karışımının tayini için kullanılmıştır. Şekil 4.79’de 0,1 mM, 0,2 mM ve 0,3 mM sabit etanol derişimlerinde hazırlanmış olan farklı derişimlerdeki metanol çözeltilerinin -0,30 V’da yapılan amperometrik tayini için elde edilen akım-derişim grafikleri verilmiştir. Grafiklerden elde edilen doğruların denklemleri, 0,1 mM, 0,2 mM ve 0,3 mM sabit etanol derişimleri için sırasıyla y = 1,1×10-3 _{x + 1,35×10}-7_{,y = 1,46×10}-3 _{x + 1,82×10}-7

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0 150 300 450 600 750 900 1050 I / ( µ A) C / (µM) metanol etanol

ve y = 1,99×10-3 x + 2,52×10-7’dir. Etanol/metanol karışımının tayininde, etanol derişiminin artışıyla, aynı metanol derişimlerindeki akım değerlerinde de bir artış gözlenmiştir. YBCE/MWCNT/AuNP/PNR/AOx/G/GA biyosensörleri ile sabit etanol derişiminde metanolün amperometrik tayini için elde edilen analitiksel parametreler Çizelge 4.20’de verilmiştir.

Şekil 4.79. YBCE/MWCNT/AuNP/PNR/AOx/G biyosensörlerinin 0,1, 0,2 ve 0,3 mM sabit etanol derişiminde hazırlanmış farklı metanol derişimlerine karşı elde edilen akım grafikleri (50 mM pH 7,0 fosfat tamponu, 0,1 M KCl, - 0,30 V, 1.2 U, AOx)

Çizelge 4.21. YBCE/MWCNT/AuNP/PNR/AOx/G/GA biyosensörleri ile sabit etanol derişiminde metanolün amperometrik tayini için elde edilen analitiksel parametreler 0,1 mM etanolda metanol 0,2 mM etanolda metanol 0,4 mM etanolde metanol Gözlemlenebilme sınırı 36,82 µM 37,40 µM 37,99 µM Tayin sınırı 126,6 µM 124,7 µM 122,7 µM Doğrusal aralık 126,6 - 400 µM 124,7 - 400 µM 122,7 - 400 µM Duyarlık 1,10 µA.mM-1 _{1,46 µA.mM}-1 _{1,99 µA.mM}-1

Tekrarlanabilirlik RSD % 1,81 (n=5), 200 µM RSD % 2,12 (n=5), 200 µM RSD % 2,36 (n=5), 200 µM 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 0 100 200 300 400 500 I / ( µ A) C / (µM) 0.1 mM 0.2 mM 0.3 mM

AOx enzimi çok hassas bir enzim olduğundan hazırlanır hazırlanmaz hemen analiz için kullanılmıştır. YBCE/AOx/G/GA biyosensörleri için depolama ve uygulama kararlığı testleri denenmiş, ancak AOx enziminin ışıktan çok etkilenmesi ve hemen aktivitesini kaybetmesi nedeniyle sonuç alınamamıştır.

4.8.7. Gerçek numune analizi

Geliştirdiğimiz AOx temelli biyosensörler, gerçek numunelerin analizinde kullanılmıştır. Yeni Rakı, İllegüp beyaz şarap ve Nobel kırmızı şarap gerçek numune olarak kullanılmıştır. Kırmızı ve beyaz şarap numuneleri 1:2 oranında, rakı numunesi ise 1:10 oranında seyreltilmiştir. Seyreltilmiş alkol numunelerinin amperometrik tayini - 0,3 V’da YBCE/MWCNT/AuNP/PNR/AOX/G/GA biyosensörleri ile yapılmıştır. Geliştirilen biyosensörler için elde edilen akım-derişim grafikleri, x-eksenlerinde bulunan µM etanol derişimlerinin, % etanole dönüştürülmesiyle yeniden çizilmiş ve doğrunun denklemi belirlenmiştir (Şekil 4.80).

Şekil 4.80. YBCE/MWCNT/AuNP/PNR/AOx/G/GA biyosensörlerinde 50 µM etanolün ardışık katımı ile elde edilen akım-etanol yüzdesi grafikleri (- 0,30 V, 50 mM pH 7,0 fosfat tamponu, 0,1 M KCl)

Seyreltilmiş numunelerin etanol yüzdesini bulmak için, ölçülen akım değerleri y = 7,4×10-8 x + 7,71×10-8 denklemde yerine yazılmıştır. Çizelge 4.21’de seyreltilmiş numunelerin analizi sonucu ölçülen akım değerleri, hesaplanan seyreltilmiş, seyreltilmemiş ve orijinal alkol yüzdeleri verilmiştir.

0,0E+00 2,0E-07 4,0E-07 6,0E-07 0 1 2 3 4 5 6 7 I / (A) % etanol

Çizelge 4.22. Seyreltilmiş numunelerin analizi sonucu ölçülen akım değerleri ve hesaplanan alkol yüzdeleri

Alkol numunesi Yeni Rakı Nobel Kırmızı Şarap İllegüp Beyaz Şarap

Ölçülen akım (A) 4,22×10-7 _{± 7,81×10}-9 _5,45×10-7 _{± 3,14×10}-8 _{5,18 ×10}-7 _{± 3,21×10}-8

Seyreltilmiş % alkol % 4,66 % 6,32 % 5,96

Seyreltilmemiş % alkol % 46,6 % 12,72 % 11,92

Orijinal numunedeki % alkol % 45 % 11,5-12

Analiz sonucunda hesaplanan alkol yüzdeleri, orijinal numunedeki alkol yüzdelerine yakın bulunmuştur. Geliştirmiş olduğumuz YBCE/MWCNT/AuNP/PNR/AOx/G/GA biyosensörleri ile düşük maliyetli, numune ön işlemi gerektirmeyen pratik ve duyarlı bir etanol analizi yapılmıştır. ADH temelli biyosensörler ve AOx temelli biyosensörler kullanılarak yapılan etanol tayin sonuçları karşılaştırıldığında, ADH temelli biyosensörler ile etanole karşı daha duyarlı bir tayin yapıldığı sonucuna varılmıştır. Bunun sebebi ise ADH enziminin etanole karşı ilgisinin AOx’e göre daha fazla olmasıdır. Gerçek numune analizlerinde ise AOx temelli biyosensörlerle elde edilen % alkol değerleri, ADH temelli biyosensörle elde edilen sonuçlara göre biraz yüksek çıkmıştır. ADH enziminin AOx’e göre etanole karşı daha duyarlı olmasına rağmen, AOx analizinde elde edilen alkol yüzdesi değerlerinin biraz yüksek çıkmasının, numunelerde bir miktar metanol olduğunu göstermektedir. Şarap ve rakı gibi alkollü içeceklerde Türk Gıda Kodeksi Distile Alkollü İçkiler Tebliğine göre, gıda alkolü kullanılmaktadır. Gıda alkollerinde ise bir miktar metanol bulunmaktadır. Çalışmamızın amacı öncelikle etanolün düşük potansiyelde girişimsiz tayini için ADH temelli biyosensör, hem etanol hem de metanolün girişimsiz tayini için ise AOx temelli biyosensör geliştirmek ve her iki biyosensörün etanol tayinine karşı performanslarını karşılaştırmaktır. Geliştirilen her iki biyosensör ile etanol varlığında metanolün tayinini gerçekleştirmek ise diğer bir amacımızdır.