Design and optimization of a durable gold-based microelectrode for dopamine detection
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Medipol Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, BİYOMEDİKAL MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2021
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: BASHIR BWOGI
Eş Danışman: YÜKSEL DURMAZ Yasemin, KOCATÜRK Mehmet
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Dopamin, motor kontrol ve ödül aracılı öğrenme/bağımlılık konusunda önemli bir rol oynar. Dopamin konsantrasyonunun değiştirilmesi nörolojik hastalıklara, örneğin şizofreni, bağımlılık, ve Parkinson hastalığına yol açar. Günümüzde dopamini tespit etmek için kullanılan mikroelektrotlar zayıf duyarlılığa, düşük zamansal çözünürlüğe ve implantasyondan sonra gliyal hücrelerin büyümesine yol açan daha az biyolojik uyumluluğa sahiptir. Dopamin konsantrasyonunu izlemek ticari olarak bulunan karbon (C) mikroelektrotlara alternatif olarak kolay üretilebilen, yüksek iletkenliğe sahip ve biyouyumlu elektrotlar geliştirilmesi önem taşımaktadır. Bu ihtiyacı gidermek amacıyla, mevcut çalışmada altın bazlı bir elektrot geliştirilmiştir. Pürüzsüz altın yüzeyi, elektro kimyasal olarak grafen oksit (GO) tabakası ile kaplanmıştır. Bu şekilde duyarlılığı arttırılan yüzeyin mekanik mukavemetini ve biyouyumluluğu arttırmak için daldırıp kaplama yöntemi ile sülfonlanmış poli (eter eter keton) (SPEEK) ikinci bir yüzey olarak kaplanmıştır. Poli (eter eter keton) (PEEK) sülfonlanması ayrıca ıslanabilirliği ve iyon transferini arttırmaya yardımcı olmaktadır. Son olarak elektropolimerizasyon yolu ile polipirol tabakası biriktirilerek biyouyumluluğu kronik implantasyona daha uygun hala getirilmesi hedeflenmiştir. Mikroelektrotların yüzey morfolojisi ve yüzey analizi taramalı elektron mikroskobu yardımı ile incelenmiştir. Mikroelektrotların dopamin ölçümüne karşı duyarlılıkları elektriksel duyarlılık hızlı taramalı döngüsel voltametri (FSCV) kullanılarak en etkin kaplamanın belirlenmesi hedeflenmiştir. Elde edilen sonuçlar GO, SPEEK ve polipirol tabakalarının aynı anda karıştırılarak kaplanması yerine tabaka tabaka sırasıyla kaplanmasının daha etkin duyarlılık sağladığı görülmüştür. Üretilen elektrot, voltametrik dalga biçiminde sırasıyla -0,2 V ve +0,6 V iken, GO ve SPEEK tabakaları ile kaplandığında dopamin duyarlılığını dopaminin in-vivo tespiti için geleneksel olarak kullanılan karbon fiber mikroelektrotlardan 50 kattan fazla artırırken, polipirol tabakasının eklenmesi ile sadece yaklaşık 2 kat daha fazla artırmıştır. 5 saat süreyle FSCV döngülerine maruz bırakılan elektrotların dayanıklığı yüzey kaplama bileşimi ve morfolojisi incelendiğinde dayanıklılık ve dopamin duyarlılığının bu süreçten etkilenmediği görülmüştür. Oksidasyon potansiyeli uzun süre sağladığında, pirol katyon değişim tabakası oldukça yüksek biyouyumluluk ve yüksek yüzey korozyon direncine sahiptir. Bu sonuç, elektrotun genel yüzey hassasiyetini azaltsa bile gelecekteki kronik implantasyonlarda (> 1 yıl) kullanılabileceğini göstermektedir.