Mxene esaslı elektrokimyasal kiral sensörün geliştirilmesi

Bu çalışmada, MXene ve β-siklodekstrin ilk kez birlikte kullanılarak β-CD@MXene/SPCE tabanlı elektrokimyasal kiral sensör geliştirilmiş ve D- ile L-tirozin enantiyomerlerinin tayini başarıyla gerçekleştirilmiştir. Malzemenin morfolojik ve yapısal karakterizasyonu FE-SEM, TEM, XRD ve FTIR teknikleriyle doğrulanmıştır. Elektrotların elektrokimyasal özellikleri döngüsel voltametri (CV) ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) ile incelenmiş; Nyquist eğrilerinde gözlenen yarıçap değişimleri yüzey modifikasyonunun performans üzerindeki etkisini ortaya konmuştur. Voltametrik çalışmalar sonucunda yalnızca D- ve L-tirozin için farklı sinyaller elde edilmiş, diğer amino asit enantiyomerlerinde ayrım gözlenmemiştir. CV ve diferansiyel puls voltametri (DPV) ile yapılan kalibrasyonlarda konsantrasyon artışıyla oksidasyon pik akımlarında doğrusal bir yükseliş saptanmış; LOD değerleri D- ve L-tirozin için sırasıyla 6,47 ve 10,63 µM, LOQ değerleri ise 19,62 ve 31,92 µM olarak hesaplanmıştır. Rasemik karışım analizleri sistemin seçiciliğini doğrulamıştır. Gerçek örnek uygulamasında, seyretilmiş insan serumu kullanılarak kronoamperometri tekniğiyle 0–100 µM aralığında ölçümler yapılmış ve güçlü, doğrusal yanıtlar elde edilmiştir. Serum örneklerinde LOD değerleri 3,15 ve 4,68 µM, LOQ değerleri ise 9,45 ve 14,05 µM olarak bulunmuştur. Karşılaştırmalı elektrot testleri, βCD@MXene/SPCE’nin yüksek seçicilik, tekrarlanabilirlik ve sinyal kalitesi sunduğunu göstermiştir. Bu sonuçlar, β-CD@MXene/SPCE elektrotun D- ve L-tirozin ayırt edilmesi için yüksek hassasiyet ve biyolojik örneklerde güvenilir performans sağlayan yenilikçi bir elektrokimyasal kiral sensör olduğunu ortaya koymaktadır.

In this study, an electrochemical chiral sensor based on β-CD@MXene/SPCE was developed for the first time by combining MXene and β-cyclodextrin, enabling the determination of D- and L-tyrosine enantiomers. The morphological and structural characterization of the material was confirmed using FESEM, TEM, XRD, and FTIR techniques. The electrochemical properties of the electrodes were investigated using cyclic voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS); the changes observed in the radii of the Nyquist plots revealed the effect of surface modification on performance. Voltammetric studies showed distinct signals only for D- and L-tyrosine, while no separation was observed for other amino acid enantiomers. Calibration performed by CV and differential pulse voltammetry (DPV) demonstrated a linear increase in oxidation peak currents with increasing concentration; the LOD values for D- and L-tyrosine were calculated as 6.47 and 10.63 µM, respectively, while the LOQ values were 19.62 and 31.92 µM. Analysis of racemic mixtures confirmed the selectivity of the system. For real sample application, diluted human serum was analyzed using chronoamperometry in the concentration range of 0– 100 µM, yielding strong and linear responses. In serum samples, the LOD values were determined as 3.15 and 4.68 µM, and the LOQ values as 9.45 and 14.05 µM for D- and L-tyrosine, respectively. Comparative electrode tests demonstrated that β-CD@MXene/SPCE offers high selectivity, repeatability, and signal quality. These findings reveal that the β-CD@MXene/SPCE electrode is an innovative electrochemical chiral sensor, providing high sensitivity for the discrimination of D- and L-tyrosine and reliable performance in biological samples.