In growing crops, use of pesticides especially organophosphorous pesticides is
extensive. It is well known that these pesticides’ side effects on various organisms,
food chain and the men work in field are dangerous. Electrochemical pesticide
biosensors are more effective alternative to traditional methods such as HPLC, GC and
LC/MS/MS since they provide low cost, easy preparation, and on-site analysis.
Conducting polymers are suitable materials for biosensor designs due to their superior
properties. Combinations of conductive polymers with biosensor technology enable
the enzymes to be immobilized to the electrode surface in a practical, while shortening
the electrochemical response time with fast electron conduction and increasing the
stability of the biosensor.
In this study, it was aimed to prepare a conductive polymer-based practical
biosensor based on acetylcholinesterase (AChE) enzyme for the amperometric
determination of paraoxon, an organophosphate pesticide. First of all, the synthesis of
the polymer called poly-2,2′-(9,9-dioctyl-9h-fluorene-2,7-diyl)bistiophene, Poly(BT)
on the graphite electrode surface was carried out by electrochemical method. After the
polymer was deposited on the graphite electrode surface, it was used as an
immobilization matrix for the AChE enzyme. To examine the analytical performance
of the Poly(BT)/AChE biosensor, amperometric measurements were taken at a
constant potential using a three electrode system. The surface and electrochemical
properties of the biosensor system were characterized using SEM, EDX and CV
techniques. After working conditions were optimized, analytical performance was
identified for AThCl detection. In addition, the developed biosensor was used for
pesticide detection in milk and tap water samples, effectively.,Tarımsal uygulamalarda pestisitler etkin bir biçimde kullanılmaktadır.
Özellikle organofosfor bileşiklerinin çeşitli organizmalar, besin zinciri ve tarım
işçilerinin üzerindeki yan etkilerinin zararları açıkça bilinmektedir. Elektrokimyasal
pesitisit biyosensörleri düşük maliyet, kolay hazırlanma ve yerinde analize imkan
sağladığından HPLC, GC ve LC/MS/MS gibi geleneksel yöntemlere göre daha etkili
bir alternatiftir. İletken polimerler üstün özelliklerinden dolayı biyosensör
tasarımlarında kullanılmaya elverişli malzemedirler. İletken polimerlerin biyosensör
teknolojisiyle kombinasyonları, enzimlerin elektrot yüzeyine pratik bir şekilde
immobilizasyonunu sağlarken, hızlı elektron iletimiyle de elektrokimyasal cevap
süresini kısaltmakta ve biyosensörün kararlığını arttırmaktadır.
Bu çalışmada, organofosfat pestisiti olan paroksonun amperometrik tayinine
yönelik asetilkolinesteraz (AChE) enzimini temel alan iletken polimer tabanlı pratik
bir biyosensör hazırlanması hedeflenmiştir. Öncelikle, grafit elektrot yüzeyinde poli2,2′-(9,9-dioktil-9h-floren-2,7-diyl)bistiyofen, Poli(BT) olarak adlandırılan polimer
elektrokimyasal yöntemle sentezlenmiştir. Polimerin grafit elektrot yüzeyinde
biriktirilmesinden sonra, AChE enzimi için bir immobilizasyon matriksi olarak
kullanılmıştır. Poli(BT)/AChE biyosensörünün analitik performansını incelemek için,
amperometrik ölçümler üçlü elektrot sistemi kullanılarak sabit bir potansiyelde
gerçekleştirilmiştir. Biyosensör sisteminin yüzey ve elektrokimyasal özellikleri SEM,
EDX ve CV teknikleri kullanılarak karakterize edilmiştir. Çalışma koşulları optimize
edildikten sonra, asetiltiyokolün klorür (AThCl) tespiti için analitik performans
parametreleri belirlenmiştir. Ek olarak, geliştirilen biyosensör süt ve çeşme suyu
örneklerinde etkin bir şekilde pestisit tespiti için kullanılmıştır.
In growing crops, use of pesticides especially organophosphorous pesticides is
extensive. It is well known that these pesticides’ side effects on various organisms,
food chain and the men work in field are dangerous. Electrochemical pesticide
biosensors are more effective alternative to traditional methods such as HPLC, GC and
LC/MS/MS since they provide low cost, easy preparation, and on-site analysis.
Conducting polymers are suitable materials for biosensor designs due to their superior
properties. Combinations of conductive polymers with biosensor technology enable
the enzymes to be immobilized to the electrode surface in a practical, while shortening
the electrochemical response time with fast electron conduction and increasing the
stability of the biosensor.
In this study, it was aimed to prepare a conductive polymer-based practical
biosensor based on acetylcholinesterase (AChE) enzyme for the amperometric
determination of paraoxon, an organophosphate pesticide. First of all, the synthesis of
the polymer called poly-2,2′-(9,9-dioctyl-9h-fluorene-2,7-diyl)bistiophene, Poly(BT)
on the graphite electrode surface was carried out by electrochemical method. After the
polymer was deposited on the graphite electrode surface, it was used as an
immobilization matrix for the AChE enzyme. To examine the analytical performance
of the Poly(BT)/AChE biosensor, amperometric measurements were taken at a
constant potential using a three electrode system. The surface and electrochemical
properties of the biosensor system were characterized using SEM, EDX and CV
techniques. After working conditions were optimized, analytical performance was
identified for AThCl detection. In addition, the developed biosensor was used for
pesticide detection in milk and tap water samples, effectively.,Tarımsal uygulamalarda pestisitler etkin bir biçimde kullanılmaktadır.
Özellikle organofosfor bileşiklerinin çeşitli organizmalar, besin zinciri ve tarım
işçilerinin üzerindeki yan etkilerinin zararları açıkça bilinmektedir. Elektrokimyasal
pesitisit biyosensörleri düşük maliyet, kolay hazırlanma ve yerinde analize imkan
sağladığından HPLC, GC ve LC/MS/MS gibi geleneksel yöntemlere göre daha etkili
bir alternatiftir. İletken polimerler üstün özelliklerinden dolayı biyosensör
tasarımlarında kullanılmaya elverişli malzemedirler. İletken polimerlerin biyosensör
teknolojisiyle kombinasyonları, enzimlerin elektrot yüzeyine pratik bir şekilde
immobilizasyonunu sağlarken, hızlı elektron iletimiyle de elektrokimyasal cevap
süresini kısaltmakta ve biyosensörün kararlığını arttırmaktadır.
Bu çalışmada, organofosfat pestisiti olan paroksonun amperometrik tayinine
yönelik asetilkolinesteraz (AChE) enzimini temel alan iletken polimer tabanlı pratik
bir biyosensör hazırlanması hedeflenmiştir. Öncelikle, grafit elektrot yüzeyinde poli2,2′-(9,9-dioktil-9h-floren-2,7-diyl)bistiyofen, Poli(BT) olarak adlandırılan polimer
elektrokimyasal yöntemle sentezlenmiştir. Polimerin grafit elektrot yüzeyinde
biriktirilmesinden sonra, AChE enzimi için bir immobilizasyon matriksi olarak
kullanılmıştır. Poli(BT)/AChE biyosensörünün analitik performansını incelemek için,
amperometrik ölçümler üçlü elektrot sistemi kullanılarak sabit bir potansiyelde
gerçekleştirilmiştir. Biyosensör sisteminin yüzey ve elektrokimyasal özellikleri SEM,
EDX ve CV teknikleri kullanılarak karakterize edilmiştir. Çalışma koşulları optimize
edildikten sonra, asetiltiyokolün klorür (AThCl) tespiti için analitik performans
parametreleri belirlenmiştir. Ek olarak, geliştirilen biyosensör süt ve çeşme suyu
örneklerinde etkin bir şekilde pestisit tespiti için kullanılmıştır.
