Ksantin molekülünün hassas elektrokimyasal tayini için elektrot modifikasyonu geliştirilmesi

Abstract

Günümüzde, farmasötik ilaçlar ve bu ilaçların metabolitleri, çevre kirleticiler, gıda katkı maddeleri gibi insan sağlığını etkileyen maddelerin belirlenmesine yönelik güvenilir, hızlı, hassas ve doğru analitik yöntemlerin geliştirilmesine yönelik talep artmaktadır. Biyolojik ve çevresel olarak önemli türlerin doğrudan veya dolaylı olarak belirlenmesine olanak sağlayan elektrokimyasal yöntemler, düşük maliyetli cihaz kullanımı, yüksek hassasiyet sergilemeleri, kararlılıkları, çevre dostu olmaları ve yerinde izleme imkanı sunmaları gibi özellikleriyle öne çıkmaktadır. Elektrokimyasal yöntemlerde karşılaşılan en büyük sorun, eş zamanlı bulunan bileşiklerin girişimidir. Bu sorunu aşmak için, çeşitli malzeme ve tekniklerin kullanılmasıyla Kimyasal Olarak Modifiye Edilmiş Elektrotlar (KME) hazırlanarak elektrotların performans özellikleri artırılabilir. KME'ler yüksek aşırı gerilime sahip türlerin modifiye edilmemiş elektrotlarda gerçekleşen indirgenme veya yükseltgenme tepkimelerini katalizleyerek pik potansiyellerini düşürürler. Ayrıca, analizin duyarlılığını artırır ve seçiciliğini geliştirirler. Pürinler, canlı organizmalarda fizyolojik işlevlerin gerçekleştirilmesinde önemli bir rol oynar. Nükleik asit sentezinin öncüleri olmalarının yanı sıra, metabolik sinyaller olarak görev yaparlar, enerji kaynağıdırlar ve birçok temel koenzimin parçasıdırlar. Bu nedenle, pürin metabolizmasındaki herhangi bir hata çeşitli bozukluklara neden olabilir ve bu yüzden fizyolojik sıvılardaki pürinlerin belirlenmesi klinik tanı açısından önemlidir. Ksantin (XA), insanlarda pürin metabolizmasının başlıca yan ürünlerinden biridir ve guanin ile hipoksantinin sırasıyla guanin deaminaz ve ksantin oksidaz enzimlerinin etkisiyle oluşur. Ardından ksantin, pürin metabolizmasının son ürünü olan ürik aside, ksantin oksidaz enzimi aracılığıyla dönüştürülür. Ksantin, birçok hastalığın zamanında teşhisi için güçlü bir biyobelirteç olarak hizmet eder. Fiziksel sıvılardaki anormal ksantin seviyeleri gut, ksantinüri, hiperürisemi, serebral iskemik durumlar, perinatal asfiksi ve böbrek yetmezliği gibi klinik durumların göstergesi olabilir. Bu nedenle, ksantinin belirlenmesi için basit, verimli ve düşük maliyetli, etkin analitik yöntemlerin geliştirilmesine her zaman büyük ihtiyaç vardır. Ksantinin belirlenmesinde diğer analitik yöntemlere kıyasla, elektrokimyasal yöntemler hızlı tepki süresi, basitlik, maliyet etkinliği ve minyatürleştirilebilme yetenekleri nedeniyle ön plana çıkmaktadır. Ksantin için enzimatik sensörler daha yüksek seçicilik sunsa da, bu sensörlerin kararsız ve pahalı olmaları nedeniyle enzimatik olmayan yöntemler daha fazla tercih edilmektedir. Bu çalışmada, insan metabolizmasında pürin degradasyonu sırasında oluşan ve biyolojik öneme sahip bir molekül olan ksantinin (XA) enzimsiz elektrokimyasal yöntem ile örnek ortamında belirlenmesi amacıyla bir KME geliştirilmiştir. Bu amaçla, amin fonksiyonlu ve elektrokimyasal olarak indirgenmiş grafen oksit (ErGO-NH2) sentezlendikten sonra camsı karbon elektrot yüzeyi bu malzeme ile modifiye edilmiş ve p-amino benzen sülfonik asit (ABSA)'in elektropolimerizasyonu ile elektrot yüzeyinde ince bir film tabakası oluşturulmuştur. XA'nın, hazırlanan modifiye elektrot üzerindeki elektrokimyasal yükseltgenmesine ait tarama hızı, pH, girişim etkisi gibi analitik parametreler, döngülü voltametri (CV) ve diferansiyel puls voltametrisi (DPV) yöntemleri kullanılarak incelenmiş ve XA'nın tespiti için en uygun deneysel koşullar belirlenmiştir. XA'nın geliştirilen modifiye elektrot sistemi üzerindeki elektrokimyasal yükseltgenmesine ait reaksiyon kinetiği ve reaksiyon mekanizması aydınlatılarak, belirlenen en uygun analiz koşullarında XA'nın biyolojik matrikse benzeyen bir ortamda analizi gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, elde edilen sensörün XA analizindeki tekrarlanabilirliği, yeniden üretilebilirliği ve kararlılığı ortaya çıkarılmıştır. Geliştirilen modifiye elektrot, pürin degradasyonu sırasında XA ile birlikte biyolojik matrikste yer alan Hipoksantin (HXA) ve Ürik asit (UA) moleküllerinin varlığında da test edilmiştir. Elde edilen veriler, geliştirilen elektrokimyasal sensörün XA'nın HXA ve UA ile beraber yan yana analizlerinin gerçekleştirilebileceğini ortaya çıkarmıştır.