METAL OKSİT-GRAFEN KOMPOZİT ELEKTROTLARDA ENZİMATİK OLMAYAN GLUKOZ TAYİNİ


ÖZTÜRK DOĞAN H.

2.HOCA AHMET YESEVİ Uluslararası Bilimsel Araştırmalar Kongresi, Erzurum, Türkiye, 6 - 08 Aralık 2019, ss.140-144

  • Yayın Türü: Bildiri / Tam Metin Bildiri
  • Basıldığı Şehir: Erzurum
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.140-144
  • Atatürk Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Son yıllarda küresel bir sağlık problemi haline gelen diyabet (şeker) hastalığı her geçen yıl artmakta ve daha genç yaş gruplarında görülmektedir. Glikoz konsantrasyonunun izlenmesi şeker hastaları için çok önemlidir. Geçmişte, enzimatik (enzim immobilizasyonuna dayanan) sensörler hızlı tepki, iyi seçicilik ve özgüllüğü nedeniyle glikoz izlemede yaygın olarak kullanılmıştır. Bununla birlikte, enzimatik glikoz sensörleri sıcaklık, pH değeri ve diğer elektrokimyasal girişim yapan engelleyici maddeler gibi dış faktörlerden kolayca etkilenebilirler. Bu problemleri çözmek için alternatif olarak enzimatik olmayan glikoz sensörleri önerilmiştir. 

İki boyutlu düzlemsel yapıya sahip karbon atomlarının tek bir tabakası olarak bilinen grafen, üstün elektronik özellikleri, büyük yüzey alanı, sıfır band-gap enerjisi, termal kararlılığı ve yüksek elektron mobilitesi olan mükemmel bir malzemedir. Grafen sahip olduğu bu özellikleri oluşturduğu kompozit materyallerde de sergiler. Grafen ve grafen tabanlı nanokompozit malzemeler mikroelektronikten, optoelektroniğe, katalizörlerden, biyosensör uygulamalarına kadar birçok teknolojik uygulama alanlarında kullanılırlar. Grafen ve grafen kompozitleri genellikle grafit/grafen oksitin termal, solvotermal, kimyasal ve elektrokimyasal indirgenmesi gibi farklı teknikler kullanılması ile büyük ölçekli hazırlanabilmektedir. Bu çalışmada grafen sentezi grafit oksitin elektrokimyasal indirgenmesi yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Grafen tabanlı kompozit malzeme elde etmek için, hem metal oksit hem de grafen yapıları Au elektrot yüzeyinde tek basamaklı elektrokimyasal biriktirme ile sentezlendi. Elektrokimyasal çalışmalarda çalışma elektrodu olarak Au elektrot, referans elektrot olarak Ag/AgCl  (3.5 M KCl) ve karşıt elektrot olarak Pt tel kullanılmıştır. Katodik elektrokimyasal depozisyon ile metal oksit nanoparçacıklarının elektrot yüzeyinde oluşumu esnasında, grafen oksitte eş zamanlı olarak grafen yapısına indirgenmiştir. Elde edilen kompozit film XRD, XPS ve SEM kullanılarak karakterize edilmiş ve elde edilen kompozit materyalin enzimatik olmayan glukoz sensörü olarak kullanımı incelenmiştir. Glukoz sensörü uygulamasında elektrokimyasal incelemeler için dönüşümlü voltametri ve amperometri tekniklerinden yararlanılmıştır. Ek olarak kompozit elektrodun glukoza karşı seçici cevabı da araştırılmıştır. 

Diabetes mellitus, which has become a global public health problem in recent years, is increasing year by year and have become younger and younger. Monitoring of glucose concentration is very important for diabetics. In the past, enzymatic sensors (based on enzyme immobilization) have been widely used in glucose monitoring because of their rapid response, good selectivity and specificity. However, enzymatic glucose sensors can be readily influenced by external factors such as temperature, pH, and other electrochemical interfering substances. In order to solve these problems, non-enzymatic glucose sensors have been proposed as an alternative.

Graphene, known as a single layer of two-dimensional planar carbon atoms, is an excellent material with superior electronic properties, large surface area, zero band-gap energy, thermal stability and high electron mobility. These properties of graphene could be exhibited in composite materials. Graphene and/or graphene-based nanocomposite materials were used in many technological applications such as microelectronics, optoelectronics, catalysts/electrocatalysts, biosensor applications, etc. Graphene and/or graphene-based composites can generally be prepared on a large scale by using different techniques such as thermal, solvothermal, chemical and electrochemical reduction of graphite/graphene oxide. In this study, the synthesis of graphene was carried out by electrochemical reduction of graphite oxide. In order to obtain graphene-based composite material, both metal oxide and graphene structures were synthesized by one-step and one-pot electrochemical deposition on Au electrode surface. In electrochemical experiments, Au electrode, Pt wire and Ag/AgCl (3.5 M KCl) were used as the working electrode, the counter electrode, and reference electrode, respectively. During the formation of metal oxide nanoparticles on the electrode surface by cathodic electrochemical deposition, graphene oxide was simultaneously reduced to graphene structure. The composite material was characterized by using XRD, XPS and SEM techniques and the composite electrode was used as a non-enzymatic glucose sensor. In the electrochemical experiments for glucose sensor application, cyclic voltammetry and amperometry techniques were used. In addition to, the selective response of glucose on the composite electrode was also investigated.