Katalaz Temelli PANI Biyosensörü ile Deltametrinin Belirlenmesi

Yıl 2017, Cilt: 21 Sayı: 2, 644 - 651, 23.02.2017

Hatice Palüzar Hakkı Mevlüt Özcan

https://doi.org/10.19113/sdufbed.40447

Cited By: 2

Öz

Pestisitler, tarım alanı başta olmak üzere ürünlerde istenmeyen organizmaların yok edilmesinde yüzyıllardan beri kullanılan kimyasallardır. Özellikle tarım sektöründeki kullanım artışından dolayı, pestisitler en önemli çevresel kirleticiler arasında yer almaktadır. Pestisitlerin dünyada yaygınlaşan kullanımları, bu maddelerin çevresel analizlerine gösterilen ilgiyi arttırmaktadır. Pestisit analizleri genellikle GC ve HPLC gibi yöntemler ile gerçekleştirilmektedir. Ancak bu metodlar genellikle bir takım ön işlemleri gerektirmektedir ve yerinde analizler için kullanımları uygun değildir. Enzim inhibisyonlarını temel alan biyosensör sistemleri ise bu amaca yönelik oldukça kullanışlı sistemlerdir. Bu nedenle bu çalışmada polianilin (PANI) iletken polimer kullanılarak deltametrin tayini için katalaz (CAT) inhibisyonu esaslı bir biyosensör geliştirildi. Geliştirilen biyosensörün optimizasyonu ve karakterizasyonuna ilişkin parametreler incelenerek, deltametrin varlığında lineer inhibisyon aralığı belirlendi. Deltametrin için biyosensörün standart sapma ve varyasyon katsayıları sırasıyla ± 0,0353 ve % 2,33 olarak hesaplandı. Geliştirilen biyosensörün deltametrin tayin sınırı 0,5-2,5 µM olarak belirlendi. Çalışmanın son kısmında, CAT temelli PANI biyosensörü ile atık su örneklerinde deltametrin tayini gerçekleştirilerek, elde edilen sonuçlar spektrofotometre ile elde edilen verilerle kıyaslandı.

Anahtar Kelimeler

Deltametrin, Pestisit; Katalaz; Biyosensör

Kaynakça

• [1] Kaygısız, H. 2003. Tarımda İlaçlı Mücadelenin Temel Prensipleri, Hasad Yay., 127s.
• [2] Gold, L.S., Manley, N.B., Slone, T.H., Ward, J.M. 2001. Conpendium of Chemical Carcinogens by Target Organ: Results of Chronic Bioassays in Rats, Mice, Hamsters, Dogs and Monkeys. Toxicol Pathol, 29 (2001), 639-652.
• [3] Farag, A.T., Eweidah, M.G., Tayel, S.M., El-Sebae, A.H. 2000. Developmental Toxicity of Acephate by Gavage in Mice. Reprod Toxicol, 14 (2000), 241-245.
• [4] Akman, Y., Ketenoğlu, O., Kurt, L., Düzenli, S., Güney, K., Kurt, F. 2004. Çevre Kirliliği (Çevre Biyolojisi). Palme Yayıncılık, Ankara, 312 s.
• [5] Keikotlhaile, B. M., Spanoghe, P. 2011. Pesticide Residues in Fruits and Vegetables. Pesticides - Formulations, Effects, Fate. Published by InTech (2011), Croatia, 243s.
• [6] Luque de Castro, M. D., Herrera, M.C. 2003. Enzyme_ Inhibition-Based Biosensors and Biosensing Systems: Questionable Analytical Devices. Biosensors and Bioelectronics, 18 (2003), 279-294.
• [7] Grieshaber, D., MacKenzie, R., Vöros, J., Reimhult, E. 2008. Electrochemical Biosensors—Sensor Principles and Architectures. Sensors, 8 (2008), 1400-1458.
• [8] Liu, B., Yang, Y.-H., Wu, Z.-Y., Wang, H., Shen, G.-L., Yu, R.-Q. 2005. A Potentiometric Acetylcholinesterase Biosensor Based on Plasma-Polymerized Film. Sensors and Actuators B, 104 (2005), 186-190.
• [9] Tsai, H. C., Doong, R. A. 2005. Simultaneous Determination of Ph, Urea, Acetylcholine and Heavy Metals Using Array-Based Enzymatic Optical Biosensor. Biosensors and Bioelectronics. 20 (2005), 1796-1804.
• [10] La Rosa, C., Pariente, F., Hernandez, L., Lorenzo, E. 1994. Determination of Organophosphorus and Carbamic Pesticides with an Acetylcholinesterase Amperometric Biosensor Using 4-Aminophenyl Acetate as Substrate. Analytica Chimica Acta, 295 (1994), 273-282.
• [11] Kim, G. Y., Shim, J., Kang, M. S., Moon, S. H. 2008. Optimized Coverage of Gold Nanoparticles at Tyrosinase Electrode for Measurement of a Pesticide in Various Water Samples. Journal of Hazardous Materials, 156 (2008), 141-147.
• [12] Wang, B., Zhang, J., Cheng, G., Dong, S. 2000. Amperometric enzyme electrode for the determination of hydrogen peroxide based on sol–gel/hydrogel composite film. Analytica Chimica Acta, 407 (2000), 111–118.
• [13] Rehman, H., Aziz, A.T., Shalini, S., Abbas, Z.K., Mohan, A., Ansari, A.A. 2014. Systematic review on pyrethroid toxicity with special reference to deltamethrin. Journal of Entomology and Zoology Studies, 2 (2014), 60-70.
• [14] Özcan, H., Aydın, T. 2014. A new PANI biosensor based on catalase for cyanide determination. Artificial Cells, Nanomedicine, and Biotechnology. (2014), Early Online: 1–8.
• [15] Gulla, K.C., Gouda, M.D., Thakur, M.S., Karanth, N.G. 2002. Reactivation of immobilized acetylcholinesterase in an amperometric biosensor for organophosphorus pesticide. Biochimica et Biophysica Acta. 1597(2002), 133–139.
• [16] Alptekin, Ö., Tükel, S.S., Yıldırım, D. 2008. Immobilization and characterization of bovine liver catalase on eggshell. J. Serb. Chem. Soc. 73 (2008), 609–618.
• [17] Luzi-Thafeni, L., Silwana, B., Iwuoha, E., Somerset, V. 2015. Graphene-Polyaniline Biosensor for Carbamate Pesticide Determination in Fruit Samples. Nanotechnology and Nanomaterials. Book edited by Toonika Rinken. Published by Intech (2015), Chapter 15.
• [18] Gan, N., Yang, X., Xie, D., Wu,Y., Wen, W. 2010. A Disposable Organophosphorus Pesticides Enzyme Biosensor Based on Magnetic Composite Nano-Particles Modified Screen Printed Carbon Electrode. Sensors (Basel). 10 (2010), 625–638.
• [19] Aslan, Ş. 2001. İçme Sularından Adsorpsiyon ile Pestisit Giderimi, 3. Kentsel Altyapı Ulusal Sempozyumu, TMMOB İnşaat Mühendisliği Odası, Eskişehir. (2001), 309-322.
• [20] Karadağ, H., Ozhan, F. 2015. Effect of cyprodinil and fludioxonil pesticides on bovine liver catalase activity. Biotechnol Biotechnol Equip. 29 (2015), 40-44.
• [21] Sharma, P., Singh, R., Jan, M. 2014. Dose-Dependent Effect of Deltamethrin in Testis, Liver, and Kidney of Wistar Rats. Toxicol Int. 21 (2014), 131-139.
• [22] Dubey, N., Raina, R., Khan, A.M. 2012. Toxıc Effects Of Deltamethrın And Fluorıde On Antıoxıdant Parameters In Rats. Research report Fluoride. 45 (2012), 242-246.
• [23] Yarsan, E., Bilgili, A., Kanbur, M., Celik,S. 2002. Effects of deltamethrin on lipid peroxidation in mice. Vet Hum Toxicol. 44 (2002), 73-75.
• [24] Istamboulie, G., Sikora, T., Jubete, E., Ochoteco, E., Marty, J. L, Noguer, T., Screen-Printed Poly(3,4-Ethyl- enedioxythiophene) (PEDOT): A New Electrochemical Mediator for Acetylcholinesterase-Based Biosensors, Talanta, 82 (2010), 957-961.
• [25] Arduini, F. , Ricci, F., Tuta, C. S., Moscone, D., Amine, A., Palleschi, G., Detection of Carbamic and Organophosphorous Pesticides in Water Samples Using a Cholinesterase Biosensor Based on Prussian Blue-Modified Screen-Printed Electrode, Analytica Chimica Acta, 580 (2006), 155-162.
• [26] Valdes-Ramirez, G., Cortina, M., Ramirez-Silva, M. T., Marty, J. L., Acetylcholinesterase-Based Biosensors for Quantification of Carbofuran, Methylparaoxon, and Dichlorvos in 5% Acetonitrile, Analytical and Bioanalyti- cal Chemistry, 392 (2008), 699-707.
• [27] Du, D., Chen, S., Song, D., Li, H., Chen, X., Develop- ment of Acetylcholinesterase Biosensor Based on CdTe Quantum Dots/Gold Nanoparticles Modified Chitosan Microspheres Interface, Biosensors and Bioelectronics, 24 (2008), 475-479.
• [28] Du, D., Chen, W., Zhang, W., Liu, D., Li ,H., Lin, Y., Covalent Coupling of Organophosphorus Hydrolase Loaded Quantum Dots to Carbon Nanotube. Au Nanocomposite for Enhanced Detection of Methyl Parathion, Biosensors and Bioelectronics, 25 (2010), 1370-1375.
• [29] Pedrosa, V. A., Paliwal, S., Balasubramanian, S., Nepal, D., Davis, V., Wild, J., Ramanculov, E., Simonian, A., Enhanced Stability of Enzyme Organophosphate Hydrolase Interfaced on the Carbon Nanotubes, Colloids and Sur faces B Biointerfaces, 77 (2010), 69-74.
• [30] Vidal, J. C., Esteban, S., Gil, J., Castillo, J. R., A Comparative Study of Immobilization Methods of a Tyrosinase Enzyme on Electrodes and Their Application to the Detection of Dichlorvos Organophosphorus Insecticide,” Talanta, 68 (2006), 791-799.
• [31] de Albuquerque, Y. D., Ferreira, L.F., Amperometric Biosensing of Carbamate and Organophosphate Pesticides Utilizing Screen-Printed Tyrosinase-Modified Electrodes, Analytica Chimica Acta, 596 (2007), 210-221.
• [32] Abegão, L.M.G., Ribeiro, J.H.F., Ribeiro, P.A., Raposo, M., Nano-Molar Deltamethrin Sensor Based on Electrical Impedance of PAH/PAZO Layer-by-Layer Sensing Films, Sensors, 13 (2013), 10167-10176.
• [33] Liu, X., Li, L., Liu, Y.Q., Shi, X.B., Li, W.J., Yang, Y., Mao, L.G., Ultrasensitive detection of deltamethrin by immune magnetic nanoparticles separation coupled with surface plasmon resonance sensor, Biosensors and Bioelectronics, 59 (2014), 328-334.
• [34] Shenguang, G., Congcong, Z., Feng, Y., Mei, Y., Jinghua, Y., Layer-by-layer self-assembly CdTe quantum dots and molecularly imprinted polymers modified chemiluminescence sensor for deltamethrin detection, Sensors and Actuators B: Chemical, 156 (2011), 222-227.