Durmuş M., Özdemir N., Öğrüç Ildız G. (Yürütücü)
Yükseköğretim Kurumları Destekli Proje, BAP Araştırma Projesi, 2023 - 2026
-
Proje Türü:
Yükseköğretim Kurumları Destekli Proje
-
Destek Programı:
BAP Araştırma Projesi
-
Başlama Tarihi:
Ekim 2023
-
Bitiş Tarihi:
Haziran 2026
Proje Özeti
C Vitamini olarak bilinen L-Askorbik asit pek çok biyolojik süreçte
rol oynayan, birçok besin maddesinin içerisinde bulunan, yüksek antioksidan özelliğine
sahip, suda çözünebilen, organik bir biyomoleküldür. Gıda, eczacılık, kozmetik
gibi birçok endüstride hammadde olarak kullanılmaktadır. L-Askorbik asit birçok
hastalığın önlenmesi, çeşitli enzimlerin sentezlenmesi gibi insan
metabolizmasında önemli görevlerde yer almasına karşın insan vücudu tarafından
sentezlenememektedir. Bu sebeple askorbik asidin diyetle alınması insan
metabolizması için oldukça önemlidir ve günlük en az 40-60 mg askorbik asit
alınması gerekmektedir. Diyetle alınan malzemelerin içeriğinde askorbik asit
miktarının bilinmesi önem arz etmektedir. Bu doğrultuda hızlı, basit, yüksek hassasiyet
ve seçiciliğe sahip yöntemlerle askorbik asit tayini gıda, eczacılık, kimya,
kozmetik gibi endüstri alanlarında oldukça sık kullanılmaktadır.
Elektrokimyasal yöntemler, floresan temelli yöntemler, kromotografik yöntemler,
spektrofotometrik yöntemler, kolorimetrik yöntemler askorbik asit tayininde
kullanılan yöntemlerden bazılarıdır. Son yıllarda UV- Vis Spektroskopisi ve Yüzey
Güçlendirilmiş Raman Spektroskopisi (SERS) de diğer yöntemlerle
karşılaştırıldığında kısa sürede analiz imkanı tanıyan, düşük maliyetli
yöntemler olması nedeniyle tercih edilen yöntemler arasna girmiştir. Bu
yöntemlerin stabilitesini ve hassasiyetini artırmak için çeşitli immobilizasyon
yüzeylerinin geliştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır.
Özellikle yüksek katalitik aktivite ve substrat spesifikliği
sayesinde doğal enzimler, biyosensör olarak geniş kullanım alanına sahiptirler.
Enzimlerin pahalı olması, kararlılıklarının düşük olması, saklama koşullarının
genellikle +4 ya da -18 oC olması, tekrar kullanılabilirliğinin
düşük olması gibi dezavantajları kullanım alanlarını sınırlandırmaktadır. Bu
dezavantajların önüne geçmek için son yıllarda, doğal enzimlerin yapısal ve
işlevsel özelliklerini taklit etmek için enzim mimik malzemeler
geliştirilmektedir.
2012 yılında Stanford Üniversitesinden Prof. Dr. Zare ve
arkadaşları tarafından keşfedilen çiçek benzeri şekle sahip
organik-inorganik hibrit malzemeler (Nanoçiçekler, Nanoflowers (NFs)), organik
ve inorganik yapıların etkileşimi sonucu ortaya çıkan güçlü sinerjik etkiye
sahip, çiçek benzeri görünümü olan, nano malzeme özelliği gösteren, üç boyutlu
hibrit malzemelerdir. NFSler geniş yüzey-hacim oranı, yüksek gözeneklilik,
yüksek hassasiyet, düşük toksisite, yüksek adsorplama yeteneği, yüksek
seçicilik, yüksek katalitik aktivite, kolay sentez, düşük maliyet ve tekrar
kullanılabilirlik gibi avantajlarından
dolayı gıda,
eczacılık, kimya, tekstil, biyomedikal gibi birçok alanda biyosensör, adsorban, katalizör, boya
giderici olarak birçok uygulamada kullanılmaktadır.
Bu
proje kapsamında; ilk olarak organik kısım olarak BSA proteini, glisin amino asidi, inorganik kısım
olarak da bakır(II) ve çinko(II) iyonları kullanılarak farklı deneysel koşullar
altında çiçek benzeri şekle sahip organik@inorganik hibrit malzemelerin (X@M2+
hNFs; BSA@Cu2+ hNFs, BSA@Zn2+ hNFs, Gly@Cu2+ hNFs,
Gly@Zn2+ hNFs) ve bunlara ek olarak organik kısım kullanmadan sadece
bakır(II) ve çinko(II) iyonları kullanılarak çiçek benzeri şekle sahip saf Cu3(PO4)2.3H2O
ve Zn3(PO4)2.4H2O kristallerinin (M2+
NFs; Cu2+ NFs, Zn2+ NFs) sentezi gerçekleştirilecektir.
Farklı deneysel koşullar altında sentezlenen hNFs
ve NFs’lerin karakterizasyon çalışmaları için Taramalı Elektron Mikroskobu
analizi (SEM), Enerji Dağılımlı X Işınları analizi (SEM-EDX), Elemental Haritalama,
X-Işınları Difraktometresi analizi (XRD), Fourier Dönüşümlü Kızılötesi
Spektrofotometresi analizi (FTIR), Geçirimli Elektron Mikroskobu analizi (TEM),
Yüzey Analiz ve Porozite Cihaz analizi (BET) gerçekleştirilecek ve sentez koşullarının organik-inorganik
hNFslerin (X@M2+ hNFs) ve saf
metal fosfat NFs’lerin (M2+ NFslerin)
morfolojisi üzerine etkileri araştırılacaktır. Sentezlenen bu malzemelerin peroksidaz
mimik aktiviteleri incelenecek ve bu malzemelerin en önemli özelliklerinden
biri olan ve maliyetin düşmesinde oldukça etkili olan tekrar kullanılabilirlik
sayıları belirlenecektir. Bu çalışmaların devamında sentezlenen hNFs ve saf metal fosfat NFs’lerin ucuz,
hızlı ve kompleks işlem basamakları içermeyen UV-Vis spektroskopik ve SERS yöntemleri kullarak
askorbik asit tayininde kullanılabilirlikleri araştırılacaktır. Bu yöntemlere
göre; askorbik asidin tayinindeki UV-Vis Spektroskopik yöntemde substrat olarak
3,3’,5, 5’ tetrametilbenzidin (TMB) kullanılarak farklı derişimlerde hazırlanan
askorbik asit çözeltilerinin analizi sonucu elde edilen absorbans farkına karşı
derişim eğrisi çizilerek kalibrasyon grafiği oluşturulacaktır. Askorbik asidin
tayinindeki SERS yönteminde, farklı derişimlerde askorbik asit immobilize
edilmiş hNFS ve NFsler alüminyum kaplı lam yüzeylere yerleştirilerek hiçbir ön
işleme tabi tutulmaksızın Raman Spektrumları çekilecek ve en şiddetli pik olan
C-H bağına
karşılık gelen ~2915 cm-1’de
gözlenen bandların şiddetine karşı derişim grafiği çizilerek kalibrasyon
grafiği elde edilecektir. Elde edilen kalibrasyon grafikleri yardımıyla derşimi
bilinmeyen askorbik asit miktarının tayini gerçekleştirilecektir. Daha sonra elma, limon, maydonoz gibi sebze ve
meyvelerin askorbik asit miktarları hNFs ve saf metal fosfat NFs’ler kullanarak
UV-Vis spektroskopik ve SERS yöntemleriyle belirlenecektir. Kolay ve düşük
maliyetli bir yöntemle sentezlenen çiçek benzeri şekle sahip malzemelerin UV-Vis
Spektroskosi ve SERS kullanarak yüksek hassasiyet ve düşük ölçüm limitine sahip
askorbik asit tayininde kullanılabilirliğinin incelenmesi literatürde ilktir.
Daha önce her ne kadar farklı malzemelerle yapılmış buna benzer çalışmalar
bulunsa da çiçek benzeri şekle sahip organik@inorganik hibrit malzemelerle
yapılan ilk çalışma olacaktır. Bu çalışmamızın özgünlüğünü oluşturmaktadır.