Biyosensör uygulamaları için biyopolimer-nanomalzeme geliştirilmesi ve karakterizasyonu

Abstract

Son yıllarda, hızlı sanayileşme ve küresel ısınma nedeniyle karbon ayak izini azaltarak yeşil, toksik olmayan ve ucuz hibrit biyomalzemeleri oluşturmak büyük önem taşımaktadır. Aynı zamanda, ağır metal iyonlarının toksik etkileri nedeniyle insan sağlığını olumsuz etkilediği bilinmektedir. Bu yüzden ağır metal iyonlarını kolay ve hızlı tespit edilebilen malzemelerin keşfedilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu çalışmada, doğal malzemeler kullanarak yeşil sentez perspektifinde nanomalzeme içeren hibrit bir film elde etmek amaçlanmış olup, aynı zamanda musluk suyu gibi birçok yerden maruz kalınan ağır metal iyonlarının tespitinde yeşil sentezlenen hibrit malzemelerin biyosensör materyali olarak kullanılabilirliğinin araştırılması hedeflenmiştir. Bu bağlamda, ilk kez haşhaş tohumundan yeşil karbon noktaları piroliz işlemi ile sentezlenmiş ve ayva çekirdeği atığından elde edilen müsilaj ve sodyum aljinat ile birleştirilmiştir. Sonuç olarak hem biyoatıklardan elde edilen biyomateryalleri hem de doğal malzemelerden elde edilen nanomalzemeleri içeren film formunda fonksiyonel bir hibrit film oluşturulmuştur. Yapılan analizlerde, karbon noktaları içeren yeni bir hibrit filmin UV ışığı altında mükemmel bir floresans özelliği olduğu bu çalışma ile ortaya konmuştur. Hibrit filmin çıplak-göz tespit materyali ve kapanma algılama materyali olarak kullanılabilirliği 10 metal iyonu ile araştırılmış ve Fe3+ iyonuna duyarlılığı keşfedilmiştir. Buradan hareketle karbon noktaları ve Fe3+ iyonu arasındaki ilişki floresans ölçümleri ile analizleri yapılmış olup elde edilen veriler bir önceki aşamayı başarılı şekilde doğrulamıştır. Ayrıca tez çalışmasında, bahsi geçen nano partikül yapılarının boyutları TEM ve DLS yöntemleri kullanılarak incelenmiştir. DLS ile yapılan çalışmalarda malzemenin hidrodinamik yarıçapı ortalama 4,79 nm ölçülmüştür.Elde edilen çalışmalar sonucunda, Fe3+ iyonunu tespiti için haşhaş tohumundan elde edilen yeşil karbon noktalar ile toksik olmayan, düşük maliyetli, kolay ve basit bir yaklaşım gerçekleştirilmiştir.

In recent years, it is of great importance to create green, non-toxic and cheap hybrid biomaterials by reducing the carbon footprint due to rapid industrialization and global warming. At the same time, it is known that heavy metal ions adversely affect human health due to their toxic effects. Therefore, there is a need to discover materials that can detect heavy metal ions easily and quickly.In this study, it was aimed to obtain a hybrid film containing nanomaterials in the perspective of green synthesis using natural materials, and at the same time, it was aimed to use green synthesized hybrid materials as biosensor material in the detection of heavy metal ions exposed from many places such as tap water. In this context, for the first time, green carbon dots from poppy seeds were synthesized by pyrolysis process and combined with mucilage obtained from quince seed waste and sodium alginate. As a result, a functional hybrid film was formed in the form of a film containing both biomaterials obtained from biowaste and nanomaterials obtained from natural materials. In the analysis results, this study revealed that a new hybrid film containing carbon dots has an excellent fluorescence property under UV light. The usability of the hybrid film as naked-eye detection material and turn-off detection material was investigated with 10 metal ions and its sensitivity to Fe3+ ion was discovered. From this point of view, the relationship between carbon dots and Fe3+ ion was analyzed with fluorescence measurements and the obtained data successfully confirmed the previous step. In addition, the dimensions of the mentioned nanoparticle structures were investigated using TEM and DLS methods in the thesis study. A hydrodynamic radius of the material was determined as an average of 4.79 nm with DLS. As a result of the studies, a non-toxic, low-cost, easy and simple approach was carried out with green carbon dots obtained from poppy seeds for the detection of Fe3+ ion.