Suda çözünebilen kuantum noktaların sentezi ve sensör uygulamaları

Son yirmi yıl süresince nanoteknolojideki gelişmelerle, hemen hemen tüm alanlarda uygulamalara sahip olan nano malzemeler artan bir ilgiye sahiptir. En yaygın kullanılan nano malzemelerden, fonksiyonlandırılmış inorganik kuantum noktaların yanı sıra suda çözünebilen karbon temelli kuantum noktalar da kimya, biyokimya ve farmakolojide florojenik sensör olarak kullanılmaktadır. Bu tez çalışmasının amacı, son yılların ilgi çekici sıfır boyutlu ve suda çözünebilen nano malzemelerinden olan grafen kuantum nokta (GKN)'nın biyo-aktif malzemelerin tayininde florojenik sensör olarak kullanılmasıdır. Bu kapsamda, öncelikle GKN'ların hazırlanmasında başlangıç malzemesi olarak kullanılan grafen oksit (GO) iyileştirilmiş Hummers yöntemi ile kimyasal olarak elde edilmiştir. Ardından, GKN yukarıdan-aşağıya yaklaşımı göz önünde bulundurularak hazırlanmıştır. Bu aşamada asidik oksidasyon ve ardı sıra H2O2 ile fiziksel parçalamayı içeren iki adımlı bir reaksiyon gerçekleştirilmiştir. Hazırlanan GO ve GKN yapıları FT-IR, Raman, UV-Vis, floresans spektroskopisinin yanı sıra AFM, SEM ve TEM ile karakterize edilmiştir. Elde edilen yüksek floresans özellikteki GKN'nın dopamin, askorbik asit, glikoz ve ürik asite karşı sensör özellikleri detaylı olarak incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar, diğer moleküllerde herhangi bir değişme olmazken dopaminin GKN'ya ait floresans şiddeti azalttığını göstermiştir. Floresans sönmeye neden olan bu sonuç, kuantum nokta yapılarını kaplayacak şekilde dopaminin polimerleşmesine atfedilmiştir. Sulu çözelti ortamındaki optimize edilmiş şartlarda, dopamin tayinin için 0,9849 korelasyon katsayısı ve 31 nM tayin sınırına sahip 0,040-0,800 µM aralığında doğrusal bir derişim aralığı elde edilmiştir. Ayrıca, kâğıt temelli sensör olarak GKN emdirilmiş membranlarda da dopamin tayini gerçekleştirilmiştir. Hazırlanan florojenik kâğıt sensörlerin şiddetlerinde de dopamin miktarına bağlı olarak azalmalar gözlenmiştir. Bu kâğıt temelli sensör çalışmalarında ise, tayin sınırı 1,7 mM olan 2,5-20 mM aralığında dopamin derişimi ile floresans şiddet arasında doğrusal bir değişme elde edilmiştir. Sonuç olarak, gerçekleştirilen bu çalışmanın basit ve seçici dopamin tayini için kullanılabilineceği kanaatindeyiz.

With the advances in nanotechnology over the past two decades, nanomaterials having applications in almost all areas has an increasing attention. Among the most widely used nanomaterials, carbon-based quantum dots as well as the functionalized inorganic quantum dots have been used as fluorogenic sensors in chemistry, biochemistry and pharmacology. The main goal of this thesis study is the use of graphene quantum dots (GQDs), which has recently been very attractive zero dimensional and water-soluble nanomaterials, as a fluorogenic sensor in the detection of bioactive materials. In this context, graphene oxide (GO), the precursor material for the preparation of GKN, was firstly obtained chemically by the improved Hummers method. Then, GKN was prepared by considering top-down approach. In this step, a two-step reactions including acidic oxidation followed by physical cutting with H2O2 was performed. The prepared GO and GKN were characterized by FT-IR, Raman, UV-vis and fluorescence spectroscopy as well as AFM, SEM and TEM. The sensing properties of the highly fluorescent GKN towards dopamine, ascorbic acid, glucose and uric acid were investigated in detail. The results revealed that dopamine could decrease the fluorescence intensity of GKN attributing the covering the polymerized dopamine onto quantum dots resulted in fluorescent quenching while no change obtained for other molecules. Under the optimized conditions in aqueous conditions, the linear concentration range for the detection of dopamine was obtained within 0.040–0.800 µM, with the correlation coefficient of 0.9849 and a limit of detection of 31 nM. The detection of dopamine was also performed on the GKN immersed membrane paper as solid platform. The intensity of the prepared fluorescent paper was effectively decreased upon addition of dopamine. The good linear change between the fluorescence intensity of the paper and dopamine concentration was obtained in the range of 2.5−20 mM with a detection limit of 1.7 mM. As a result, we think that the performed method can be used for facile and selective for dopamine detection.