Çok Duvarlı Karbon Nanotüpler/Politiyofen Kompozit Kullanılarak Hazırlanan Amperometrik Glikoz Biyosensörü

Bu çalışmada, glikozun amperometrik tespiti için çok duvarlı karbon nanotüpler/politiyofen kompozit (MWCNTs/PTh) modifiye camsı karbon elektrot kullanılmıştır. Glikoz oksidaz (GOx), tiyofenin MWCNT’ler üzerine elektrokimyasal polimerizasyonu ile sentezlenen MWCNT’ler/PTh kompozit film üzerinde çapraz bağlama ajanı tarafından tutulmuştur. Kompozit filmin karakterizasyonu, döngüsel voltametri (CV), fourier dönüşümlü kızılötesi (FTIR) spektroskopisi ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) teknikleri ile yapılmıştır. Elektrodun amperometrik ölçümleri, enzimatik olarak üretilen H2O2’nin elektrooksidasyon potansiyeli olan SCE'ye karşı +0.70V’de gerçekleştirilmiştir. Kompozit içindeki tiyofen miktarı, pH, sıcaklık ve substrat derişiminin enzim elektrodunun tepkisi üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Oda sıcaklığında optimum pH, 7.0 olarak bulunmuş ve enzim elektrodunun tepkime süresi 25 saniye olarak belirlenmiştir. Lineer çalışma aralığının üst sınırı 4.85 mM glukoz derişimi olarak elde edilmiştir. Sensörün tespit limiti 148 µM olarak hesaplanmıştır. Geliştirilen glukoz biyosensörünün duyarlılığı 4.39 µA mM-1 cm-2 olarak belirlenmiştir. Lineweaver-Burk denklemine göre görünür Michaelis-Menten sabiti (KMapp) değeri 1.68 mM olarak hesaplanmıştır. Bu immobilize enzim sisteminin aktivasyon enerjisi 88.92 kJ mol-1 olarak bulunmuştur.

Amperometric Glucose Biosensor Prepared by Using Multi-Walled Carbon Nanotubes/Polythiophene Composite

In this study, multi-walled carbon nanotubes/polythiophene composite (MWCNTs/PTh) modified glassy carbon electrode was used for the amperometric detection of glucose. Glucose oxidase (GOx) was entrapped by a crosslinking agent on the MWCNTs/PTh composite film synthesized by electrochemical polymerization of thiophene onto MWCNTs. Characterization of composite film was achieved by cyclic voltammetry (CV), fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy and scanning electron microscopy (SEM) techniques. The amperometric measurements of electrode was performed at +0.70V vs. SCE, which was the electrooxidation potential of enzymatically produced H2O2. The effects of thiophene amount in the composite, pH, temperature and substrate concentration were investigated on the response of enzyme electrode. Optimum pH was 7.0 at room temperature and the response time of enzyme electrode was 25 s. The upper limit of the linear working range was 4.85 mM glucose concentration. The limit of detection of sensor was calculated as 148 µM. The sensitivity of glucose biosensor was determined as 4.39 µA mM-1 cm-2. The value of apparent Michaelis-Menten constant (KMapp) was 1.68 mM according to the Lineweaver-Burk equation. The activation energy of this immobilized enzyme system was 88.92 kJ mol-1.

___

  • [1] Pilo, M., Farre, R., Lachowicz, J. I., Masolo, E., Panzanelli, A., Sanna, G., Senes, N., Sobral, A., Spano, N. (2018). Design of amperometric biosensors for the detection of glucose prepared by ımmobilization of glucose oxidase on conducting (poly)thiophene films. Journal of Analytical Methods in Chemistry, 2018, 1-7.
  • [2] Panda, B.R., Chattopadhyay, A. (2007). A water-soluble polythiophene-Au nanoparticle composite for pH sensing. Journal of Colloid and Interface Science, 316(2), 962–967.
  • [3] Jang, J., Chang, M., Yoon, H. (2005). Chemical sensors based on highly conductive poly(3,4-ethylenedioxythiophene) nanorods. Advanced Materials, 17(13), 1616–1620.
  • [4] Uygun, A., Yavuz, A.G., Sen, S., Omastová, M. (2009). Polythiophene/SiO2 nanocomposites prepared in the presence of surfactants and their application to glucose biosensing. Synthetic Metals, 159(19-20), 2022–2028.
  • [5] Rashed, M.A., Ahmed, J., Faisal, M., Alsareii, S.A., Jalalah M., Tirth, V., Harraz, F.A. (2022). Surface modification of CuO nanoparticles with conducting polythiophene as a non-enzymatic amperometric sensor for sensitive and selective determination of hydrogen peroxide. Surfaces and Interfaces, 31, 101998-102011.
  • [6] Cherian, A.R., Benny, L., George, A., Sirimahachai, U., Varghese, A., Hegde, G. (2022). Electro fabrication of molecularly imprinted sensor based on Pd nanoparticles decorated poly-(3 thiophene acetic acid) for progesterone detection. Electrochimica Acta, 408, 139963-139977.
  • [7] Alba, N., Du, Z., Catt, K., Kozai, T., Cui, X. (2015). In vivo electrochemical analysis of a PEDOT/MWCNT neural electrode coating. Biosensors, 5(4), 618–646.
  • [8] Ramanavicius, S., Ramanavicius, A. (2020). Conducting polymers in the design of biosensors and biofuel cells. Polymers, 13(1), 49.
  • [9] Luong, J.H.T., Glennon, J.D., Gedanken, A., Vashist, S.K. (2016). Achievement and assessment of direct electron transfer of glucose oxidase in electrochemical biosensing using carbon nanotubes, graphene, and their nanocomposites. Microchimica Acta, 184(2), 369-388.
  • [10] Tilmaciu C.M., Morris M.C. (2015). Carbon nanotube biosensors. Frontiers in Chemistry, 3, 59.
  • [11] Sari, B., Talu, M., Yildirim, F., Balci, E.K. (2003). Synthesis and characterization of polyurethane/polythiophene conducting copolymer by electrochemical method. Applied Surface Science, 205(1-4), 27-38.
  • [12] Senthilkumar, B., Thenamirtham, P., Kalai Selvan, R. (2011). Structural and electrochemical properties of polythiophene. Applied Surface Science, 257(21), 9063-9067.
  • [13] Çil, M., Böyükbayram, A.E., Kıralp, S., Toppare, L., Yağcı, Y. (2007). Various applications of immobilized glucose oxidase and polyphenol oxidase in a conducting polymer matrix. International Journal of Biological Macromolecules, 41(1), 49-55.
  • [14] Contal, E., Sougueh, C.M., Lakard, S., Et Taouil, A., Magnenet, C., Lakard, B. (2019). Investigation of polycarbazoles thin films prepared by electrochemical oxidation of synthesized carbazole derivatives. Frontiers in Materials, 6, 131.
  • [15] Sen, S. (2009). Amperometric glucose sensor based on the entrapment of glucose oxidase in electrochemically synthesized pyrrole/N,N-dimethylaminopyrrole (Py/DMAPy) copolymer film. Asian Journal of Chemistry, 21(5), 4063-4076.
  • [16] Sen, S., Gülce, A., Gülce, H. (2004). Polyvinylferrocenium modified Pt electrode for the design of amperometric choline and acetylcholine enzyme electrodes. Biosensors and Bioelectronics 19, 1261-1268.
Akademik Gıda-Cover
  • ISSN: 1304-7582
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 2003
  • Yayıncı: Sidas Medya Limited Şirketi
Sayıdaki Diğer Makaleler

Yüksek Yoğunluklu Ultrason ve Yüksek Basınçlı Homojenizasyona Maruz Bırakılan Bezelye Proteini Nanoemülsiyonlarının Depolanması Sırasında Emülsifiye Edici Özellik, Parçacık Boyutu, Bulanıklık ve Lipid Oksidasyonundaki Değişimler

Gülçin YILDIZ

Mikoproteinler: Geleneksel Et ve Et Ürünlerine Bir Alternatif

Orhan KAYA, Ali KOZLU, Öyküm Bahar ESEN

Depolanma Sırasında Sıcaklık ve Paketleme Yönteminin Dondurarak Kurutulmuş Kırmızı Pancar Tozunun Biyoaktif Bileşenleri Üzerine Etkisi

Özgür AKTOK, Engin DEMİRAY

Atık Çay Ekstraktında Üretilen Aspergillus niger Misellerinden Elde Edilen Kitosanın Özellikleri

Rukiye AVCI, Arzu ÇAĞRI MEHMETOĞLU

Nişasta Bazlı Köpük Tabakların Hidrofobik Malzemelerle Kaplanması

Yunus Emre KISAÇ, Mustafa Kemal USLU

Üzümsü Meyvelerin Biyoaktif Bileşenleri ile İnsan Sağlığı Üzerine Etkileri

Hatice Merve BAYRAM, Arda ÖZTÜRKCAN

Hayvancılık İşletmesi ve Termal Kaynak Kökenli Toprak ve Su Örneklerinden Miksobakteri İzolasyonu ve İzolatların Antibakteriyel Aktivitesi

Neşecan DUMAN, Melike BARAN EKİNCİ, Arzu KART

Geleneksel Yöntem ile Üretilen Adıyaman Peynirinin Bazı Fizikokimyasal, Tekstürel ve Mikrobiyolojik Özellikleri

Özge GÖKÇE, Damla BAYANA, Ahmet KÜÇÜKÇETİN, Oğuz GÜRSOY

Laktik Asit Bakterileri Tarafından Üretilen Ekzopolisakkaritler ve Terapötik Etkileri

Duygu ZEHİR ŞENTÜRK, Tülin UÇAR, Ömer ŞİMŞEK

Süt İşlemede Ultrason Kullanımı

Cesur MEHENKTAŞ