Elektrokimyasal Biyosensörler için Karbon Pasta Elektrot Tasarımı ve Karakterizasyonu

Yıl 2018, Cilt: 22 Sayı: Özel, 141 - 148, 05.10.2018

İlker Polatoğlu

Öz

Bu çalışmanın amacı grafit tozu ve parafin yağının karıştırılması ile elde edilen karbon pastanın, 3D yazıcıda bastırılan özel boyutlardaki ABS elektrot gövdesine yerleştirilmesi ve bu yapının iletken bir tel ile temas ettirilmesi sonucunda ucuz maliyetli karbon pasta çalışma elektrodunun (KPE) tasarlanmasıdır. Kitosan-altın nanotanecik-tirozinaz enziminden  (K-Gnp-T) oluşan biyokompozit film ile kaplanan elektrot yüzeyi elektrokimyasal yöntemlerle karakterize edilmiş ve geliştirilen biyosensörün (KPE*) analitik performansı fenolik bir bileşik olan kateşolün amperometrik tayini ile test edilmiştir. Ticari camsı karbon elektrot (CKE) ve bu elektrot yüzeyinin K-Gnp-T biyokompozit filmle kaplanması ile geliştirilen biyosensör (CKE*) ayrıca karakterize edilmiş ve elde edilen tüm sonuçlar birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Ekonomik açıdan ticari elektrotlara göre çok daha ucuz bir maliyetle dizayn edilen KPE nin CKE ile benzer elektrokimyasal özellikler gösterdiği ve KPE*’nın 0.987 korelasyon katsayısı ile kateşolü yüksek hassasiyette (0.909 A/M) ve CKE*’ ya göre daha geniş doğrusal aralıkta (0-100 µM) tespit ettiği bulunmuştur. Ayrıca tasarlanan elektrot bir platform niteliğinde olduğundan farklı birçok sayıda biyosensörün geliştirilmesine öncülük edebilecek potansiyele sahiptir.

Anahtar Kelimeler

Elektrokimyasal biyosensör, Karbon pasta elektrot; 3D yazıcı

Kaynakça

• [1] Grieshaber, D., Mackenzie, R., Vörös, J., Reimhult, E. 2008. Electrochemical Biosensors, Sensor Principles and Architectures. Sensors, 8, 1400-1458.
• [2] Kökbaş, U., Kayrın, L., Tuli, A. 2013. Biyosensörler ve Tıpta Kullanım Alanları, Arşiv Kaynak Toplama Dergisi, 22(4), 499-513.
• [3] Yambin, L. 2006. Handbook of Agricultural Engineering: Information Technology, American Society of Agricultural Engineers, Wisconsin.
• [4] Erdem, C. 2012. Glukoz Tayini için Nikel Oksit Modifiye Karbon Pasta Elektrotların Hazırlanması. Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Ankara.
• [5] Yalvaş, A. 2014. Karbon Pasta Elektrotların Bitki Dokuları ile Modifikasyonu ve Elektrokataliz Özelliklerinin İncelenmesi. Adnan Menderes Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Aydın.
• [6] İnce, A. 2008. Elektrotların Yüzey Modifikasyonu ve Karakterizasyonu, Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Konya.
• [7] Kalcher, K., Švancara, I., Metelka, R., Vytřas, K., Walcarius, A. 2006. Heterogeneous Carbon Electrochemical Sensors. In Encyclopedia of Sensors, American Scientific Publishers, 4, 283-429.
• [8] Feng, D., Wang, F., Chen, Z. 2009. Electrochemical glucose sensor based on one-step construction of gold nanoparticle–chitosancomposite film. Sensors and Actuators B, 138, 539-544.
• [9] Hashemnia, S., Khayatzadeh, S., Hashemnia, M. 2012. Electrochemical Detection of Phenolic Compounds Using Composite Film of Multiwall Carbon Nanotube/Surfactant/ Tyrosinase on a Carbon Paste Electrode. J Solid State Electrochem., 16, 473-479.
• [10] Vasjari, M., Parroj, N. 2012. Phenolic Biosensor Based On Carbon Paste Electrode Modified with Crude Tissue. University of Tirana, Department of Chemistry Faculty of Natural Sciences.
• [11] Sýs, M., Metelka, R., Vytřas, K. 2013. On the Performance of Amperometric Tyrosinase Carbon Paste Biosensor in the Presence of Catechol, Resorcinol, or Hydroquinone. Sensing in Electroanalysis, 8, 253-263.
• [12] Silva, P., Gasparini, B.C., Magosso, H.A., Spinelli , A. 2013. Electrochemical Behavior of Hydroquinone and Catechol at a Silsesquioxane‑Modified Carbon Paste Electrode. Chem. Soc., 24(4), 695-699.
• [13] Apetrei, C., Apetrei, I., Saja, J.A., Rodriguez-Mendez, M.L. 2011. Article Carbon Paste Electrodes Made from Different Carbonaceous Materials: Application in the Study of Antioxidants. Sensors, 11, 1328-1344.
• [14] Švancara, I., Vytřas, K., Barek, J., Zima, J. 2001. Carbon Paste Electrodes in Modern Electroanalysis. Critical Reviews in Analytical Chemistry, 31(4), 311–345.
• [15] Martinez, R., Teresa Ramirez, M., Gonzalez, I. 1998. Voltammetric Characterization of Carbon Paste Electrodes with a Nonconducting Binder. Part I: Evidence of the Influence of Electroactive Species Dissolution into the Paste on the Voltammetric Response. Electroanalysis, 10, 336.
• [16] Lu, B.W., Chen, W.C. 2006. A disposable glucose biosensor based on drop-coating of screen-printed carbon electrodes with magnetic nanoparticles. Journal of magnetism and magnetic materials, 304(1), 400-402.
• [17] Zia, A.I., Syaifudin, A.M., Mukhopadhyay, S.C., Yu, P.L., Al-Bahadly, I.H., Gooneratne, C.P., Liao, T.S. 2013. Electrochemical impedance spectroscopy based MEMS sensors for phthalates detection in water and juices. In Journal of Physics: Conference Series, 439.
• [18] Yu, C., Gou, L., Zhou, X., Bao, N., Gu, H. 2011. Chitosan–Fe 3 O 4 nanocomposite based electrochemical sensors for the determination of bisphenol A. Electrochimica Acta, 56(25), 9056-9063.
• [19] Demir, M.A. 2008. Platin elektrotun p-aminobenzoik asit ile modifikasyonu ve kararliliğinin belirlenmesi, Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Ankara.
• [20] Tural, H., Gökçel, H.Ġ., ErtaĢ, F.N. 2003. Enstrümental Analiz 1 Elektroanalitik Yöntemler, Ege Üniversitesi Fen Fakültesi Yayınları, İzmir, 132-144.
• [21] Kim, E., Liu, Y., Shi, X.W., Yang, X., Bentley, W.E., Payne, G.F. 2010. Biomimetic Approach to Confer Redox Activity to Thin Chitosan Films. Adv. Funct. Mater., 20, 2683–2694.
• [22] Chen, L., Gu, B., Zhu, G., Wu, Y., Liu, S., Xu, C. 2006. Electron transfer properties and electrocatalytic behavior of tyrosinase on ZnO nanorod. Journal of Electroanalytical Chemistry, 617, 7–13.
• [23] Abdullah, J., Ahmad, M., Karuppiah, N., Henga, L.Y., Sidek, H. 2006. Immobilization of tyrosinase in chitosan film for an optical detection of phenol. Sensors and Actuators B, 114, 604–609.
• [24] Wanga, S. Tana, Y., Zhaoa, D., Liub, G. 2008. Amperometric tyrosinase biosensor based on Fe3O4 nanoparticles–chitosan nanocomposite. Biosensors and Bioelectronics, 23, 1781–1787.
• [25] Wang, S., Tan, Y., Zhao, D., Liu, G. 2008. Amperometric tyrosinase biosensor based on Fe3O4 nanoparticles–chitosan nanocomposite. Biosensors and Bioelectronics, 23, 1781–1787.