GIDA GÜVENLİĞİ VE İLAÇ ANALİZLERİNE YÖNELİK NANOYAPILI HİBRİT MALZEMELER DESTEKLİ ELEKTROKİMYASAL ALGILAMA PLATFORMLARININ GELİŞTİRİLMESİ

Abstract

Bu doktora tezi, karmaşık örnek matrislerinde gıda katkı maddeleri, biyoaktif bileşikler ve farmasötik ajanların ultra-duyarlı voltametrik tayini için gelişmiş nanoyapılı elektrokimyasal sensörlerin tasarımı ve üretimine odaklanmaktadır. Temel strateji; grafen nanoplateletler (GNP), çok duvarlı karbon nanotüpler (MWCNT) ve karbon nanolifler (CNF) gibi iletken karbon nanomalzemelerin; Nb, Ta, AZO, ITO, W, Sb₂O₃, Dy₂O₃, Eu₂O₃–Y₂O₃, Gd₂O₃ ve Pr₆O₁₁ gibi geçiş metalleri ve nadir toprak metal/metal oksit nanoparçacıkları ile sinerjik entegrasyonuna dayanmaktadır. Bu hibrit nanokompozitler camy karbon elektrot (GCE) yüzeyine immobilize edilerek geliştirilmiş elektrokatalitik aktivite, artmış elektroaktif yüzey alanı ve azalmış yük transfer direnci özelliklerine sahip yüksek performanslı algılama platformları oluşturulmuştur. SEM, EDX, XRD, döngüsel voltametri ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi kullanılarak gerçekleştirilen kapsamlı karakterizasyon çalışmaları, karbon nanoyapılar ile metal/metal oksit nanoparçacıkları arasındaki sinerjik etki sayesinde arayüzey elektron transferinin iyileştiğini ve bol miktarda aktif merkezin oluştuğunu doğrulamıştır. Geliştirilen sensörler; yenilebilir yağlarda tersiyer bütilhidrokinon (TBHQ) ve bütillenmiş hidroksianisol (BHA), içeceklerde günbatımı sarısı, Mirra kahvesinde klorojenik asit, biber reçelinde kapsaisin ve biyolojik ile farmasötik örneklerde sülfadiazin, yohimbin, ritodrin ve parasetamol tayininde başarıyla uygulanmıştır. Platformlar nanomolar ile mikromolar seviyeler arasında geniş doğrusal çalışma aralıkları ve 10⁻¹⁰ M düzeyine ulaşan oldukça düşük tayin limitleri sergilemiştir. 125,28 µA µM⁻¹’e kadar yüksek hassasiyet, düşük RSD değerleri ile mükemmel tekrarlanabilirlik ve tekrarlanabilirlik, yüksek seçicilik ve iyi uzun dönem kararlılık elde edilmiştir. Gözlenen üstün performans; karbon nanomalzemelerin sağladığı iletken ağ yapıları ile metal oksitlerin sunduğu katalitik aktif merkezler ve oksijen boşluklarının hızlı elektron transferini ve etkin elektrooksidasyon süreçlerini kolaylaştırmasına bağlanmaktadır. Gerçek örnek analizleri tatmin edici geri kazanım değerleri ve minimum matriks etkisi göstermiş, böylece önerilen sensörlerin pratik uygulanabilirliğini doğrulamıştır. Sonuç olarak bu tez, nanokompozit ile modifiye edilmiş elektrotlara yönelik sistematik ve yenilikçi bir yaklaşım sunmakta ve gıda güvenliği, farmasötik ve biyolojik analizler için ekonomik, hızlı ve yüksek duyarlılığa sahip elektrokimyasal yöntemlerin geliştirilmesine katkı sağlamaktadır.