seher İpekÇİ danışman doç. dr. sabriye perÇİn …tez.sdu.edu.tr/tezler/tf02541.pdf · vi...

T.C. SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ

FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

BAZI SEFALOSPORİN GRUBU ANTİBİYOTİKLERİN ELEKTROKİMYASAL KARAKTERİZASYONU VE

VOLTAMETRİK TAYİNLERİ

Seher İPEKÇİ

Danışman Doç. Dr. Sabriye PERÇİN ÖZKORUCUKLU

YÜKSEK LİSANS TEZİ KİMYA ANABİLİM DALI

ISPARTA - 2014

TAAHHÜTNAME Bu tezin akademik ve etik kurallara uygun olarak yazıldığını ve kullanılan tüm literatür bilgilerinin referans gösterilerek tezde yer aldığını beyan ederim.

Seher İPEKÇİ

Yüksek Lisans Tezi

BAZI SEFALOSPORİN GRUBU ANTİBİYOTİKLERİN ELEKTROKİMYASAL KARAKTERİZASYONU VE VOLTAMETRİK

TAYİNLERİ

Seher İPEKÇİ

Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Anabilim Dalı

Danışman: Doç. Dr. Sabriye PERÇİN ÖZKORUCUKLU

Sefalosporinler β-laktam antibiyotiklerinin ikinci büyük grubudur ve dört kuşakta sınıflandırılırlar. Bu antibiyotikler, uygun antibakteriyel aktivite, β-laktamaz direnci ve farmakokinetik özelliklerinden dolayı ağır enfeksiyonların tedavisinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Bu çalışmada sefalosporin grubunda bulunan sefadroksil vesefoperazonun elektrokimyasal davranışları incelenip bu etken maddelerin çeşitli ortamlarda tayini için voltametrik yöntem geliştirilmiştir. Elektrokimyasal davranışları, karbon grafit elektrot kullanılarak diferansiyel puls voltametri yöntemiyle incelenmiştir. Destek elektrolit ve pH’nın, bileşiklerin elektrokimyasal davranışları üzerine etkisi incelenmiştir. Gözlenebilme sınırı (S/N=3) sefadroksil ve sefoperazon için sırasıyla 5,50×10-7M ve 7,608×10-6 M olarak bulunmuştur. Aynı şekilde alt tayin sınırı (S/N=10) sefadroksil için1,835×10-5M ve sefoperazon için 2,536×10-5 M’dır.Optimize edilen yöntem ile farmasötik ve kanörneklerinde sefoperazonun tayinigerçekleştirilmiştir. Bu uygulamalarda %100’e yakın geri kazanım değerlerielde edilmiştir. Elektrot yüzeyine kütle transferini karakterize etmek için pik akımları üzerine tarama hızının etkisi dönüşümlü voltametri yöntemi ile incelenmiş ve elektrokimyasal davranışın difüzyon kontrollü olduğu belirlenmiştir. Anahtar Kelimeler:Sefalosporin, İlaç Analizi, Antibiyotik, Elektrokimyasal Biyosensör 2014, 100sayfa

ABSTRACT

M.Sc. Thesis

ELECTROCHEMİCAL CHARACTERİZATİON AND VOLTAMMETRİC DETERMİNATİON OF SOME CEPHALOSPORİN GROUP ANTİBİOTİCS

Seher İPEKÇİ

Süleyman Demirel University

Graduate School of Applied and Natural Sciences Department of Chemistry

Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Sabriye PERÇİN ÖZKORUCUKLU

Cephalosporins are the second major group of β-lactam antibiotics, they are classified into four generations. These antibiotics are widely used in clinical therapy for the treatment of severe infections, because of their convenient antibacterial activity, β-lactamases resistance and pharmacokinetic properties. In this study, the electrochemical behaviours of cefadroxil and cefoperazone that are located in the cephalosporin group were examined and voltammetric method was developed for determining those substances in the different mediums. The electrochemical behaviours of the substances in the different mediums. The electrochemical behaviours of the substances were examined at a carbon graphite electrode by using differential pulse voltammetry. Effect on electrochemical behaviour of supporting electrolyte and pH were determined. The limit of detection (S/N=3) was found to be 5,50×10-7 M and 7,608×10-6 M, respectively for cefadroxil and cefoperazone. Similarly limit of quantification (S/N=10) was 1,835×10-5M for cefadroxil and 2,536×10-5 M for cefoperazone. The cefoperazone analysis with these optimized method was carried out in pharmaceutical and biological sample. In such applications, recovery values around 100% were reconised. To characterize the mass transfer to the electrode surface, effect of the scan rate on the peak currents was examined by the cyclic voltammetry method. It is determined that electrochemical behavior was diffusion controlled. Keywords: Cefalosporin, Drug Analysis, Antibiotic, Electrochemical Biosensors 2014, 100pages.

TEŞEKKÜR

Yüksek lisans eğitimine başladığım ilk günden itibaren her konuda desteğini gördüğüm, bilgi ve yaklaşımı ile örnek aldığım, çalışma azmini bana yansıtan, en önemlisi bana insani değerlerin her şeyden yüce olduğunu öğreten ve yolumu aydınlatan değerli danışman hocam Doç. Dr. Sabriye PERÇİN ÖZKORUCUKLU’ya teşekkürlerimi sunmaktan onur duyarım. Düşlediğim geleceğe ulaşmam için kilometrelerce öteden maddi manevi desteklerini esirgemeyen babam Feridun İPEKÇİ ile annem Meryem İPEKÇİ’ye ve ablam Şule ERBİL ile eniştem Orçun ERBİL’e teşekkürü borç bilirim. Yüksek lisans öğrenimim süresince karşılaştığım zorluk ve sıkıntılarda her zaman yanımda olan ve beni yüreklendirip umut veren arkadaşlarım Gizem YILDIRIM’a, Cansel ÇAKIR’a ve Elif SEKMEN’e değerli dostlukları için sonsuz teşekkür ederim. 3755-YL2-13 no’lu proje ile tezimi maddi olarak destekleyen Süleyman Demirel Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Yönetim Birimi Başkanlığı’na teşekkür ederim.

Seher İPEKÇİ

ISPARTA, 2014

ŞEKİLLER DİZİNİ Sayfa

Şekil 1.1. Elektroanalitik tekniklerin sınıflandırılması ....................................... 4 Şekil 1.2. Doğrusal taramalı voltamogram eğrisi................................................ 7 Şekil 1.3. (a) 1 M HCl’de 5x10-4 M Cd2+ (b) 1 M HCl çözeltisi için

pologramlar ........................................................................................... 8 Şekil 1.4. Voltameterik hücre ve bileşenleri ....................................................... 10 Şekil 1.5. Voltametride kullanılan çalışma elektrotları ....................................... 12 Şekil 1.6. Karbon grafit elektrot .......................................................................... 14 Şekil 1.7. Kalomel elektrotun şematik gösterimi ................................................ 16 Şekil 1.8. Ag/AgCl referans elektrotunun şematik gösterimi ............................. 17 Şekil 1.9. Tipik bir doğrusal taramalı voltamogram ........................................... 19 Şekil 1.10. Voltamogramın elde edilmesinde kullanılan dönüşümlü

voltametrik uyarma sinyali ................................................................... 20 Şekil 1.11. Pik potansiyellerini ve akımlarını gösteren klasik bir dönüşümlü

voltamogram ......................................................................................... 20 Şekil 1.12. Elektrot yüzeyinde oluşan elektriksel çift tabaka ............................. 22 Şekil 1.13. Elektrokimyasal çalışmalarda pik şeklini ve pik akımını etkileyen

olası dönüşümler ................................................................................... 25 Şekil 1.14. Normal puls voltametrisinde (a) uyarma sinyali ve (b) elde edilen

voltamogram ......................................................................................... 27 Şekil 1.15. Diferansiyel puls polarografisi için uyarma sinyalleri ...................... 28 Şekil 1.16. Kare dalga voltametrisinde uyarma sinyallerinin oluşumu .............. 29 Şekil 1.17. Beta laktam halkası ........................................................................... 31 Şekil 1.18. Bakteri hücre duvarındaki proteini oluşturan zincirsel yapılar ve

aminoasit bağlantıları ............................................................................ 32 Şekil 1.19. Sefalosporinlerin yapısı .................................................................... 33 Şekil 1.20. Gram (+) ve gram (-) bakterilerde sefalosporinlerin etki

mekanizması ......................................................................................... 34 Şekil 1.21. Sefalosporinlerin sınıflandırılması .................................................... 34 Şekil 1.22. Sefolasporinlerin yapısı .................................................................... 36 Şekil 1.23. Sefadroksilin yapısı ........................................................................... 37 Şekil 1.24. Biyosensörlerin yapısı ve çalışma prensibi ....................................... 38 Şekil 1.25. Analizlenecek madde-biyoaktif bilesen ilişkisine göre;

a) Biyoafinite esaslı biyosensorler, b) Biyokatalitik esaslı biyosensörler, c) İmmobilize hücre esaslı biyosensorler, d) Transmembran esaslı biyosensörler.................................................. 40

Şekil 1.26. Enzim molekülünün jel içinde veya polimer matrikste tutuklanması ............................................................................................................... 43

Şekil 1.27. Enzim molekülünün film veya tabakaya çapraz bağlanması ............ 43 Şekil 1.28. Enzim molekülünün elektrot yüzeyinde adsorpsiyonu ..................... 44 Şekil 1.29. Amperometrik esaslı bir biyosensörun şematik gösterimi ................ 45 Şekil 1.30. Potansiyometri esaslı biyosensörler .................................................. 46 Şekil 1.31. Enzim alan etki transistörü................................................................ 47 Şekil 3.1. Autolab Potentiostat/Galvanostat PGSTAT-302N cihazı ................... 62 Şekil 3.2. Elektrokimyasal cam hücre ................................................................. 63 Şekil 3.3. Deneylerde kullanılan elektrokimyasal hücrenin görünümü .............. 63 Şekil 3.4. Çalışma elektrotu olarak kullanılan 0,7 mm. HB Tombo karbon

bazlı kurşun kalem ucu ......................................................................... 64

Şekil 3.5. Referans elektrot olarak kullanılan Ag/AgCl elektrot ........................ 64 Şekil 3.6. Karşıt elektrot olarak kullanılan Pt tel ................................................ 64 Şekil 4.1. a) Sefadroksil bulunmayan ve b) 0,050 mM sefadroksil içeren

çözeltide (0,2 M asetat pH 5 tamponu) alınan DPV voltamogramların karşılaştırılması ....................................................... 72

Şekil 4.2. 0,05 mM sefadroksilin asetat tamponunda pH-akım grafiği .............. 73 Şekil 4.3. 0,05 mM sefadroksilin fosfat tamponunda pH-akım grafiği .............. 73 Şekil 4.4. 0,05 mM sefadroksilin Britton Robinson tamponunda pH-akım

grafiği .................................................................................................... 74 Şekil 4.5. 0,05 mM sefadroksilin pik akımına destek elektrolit ve pH’nın etkisi

............................................................................................................... 74 Şekil 4.6. pH 5 asetat tamponunda 0,005 mM ve 0,05 mM arasında değişen

sefadroksilin derişimleri için alınan diferansiyel puls voltamogramları .................................................................................... 75

Şekil 4.7. Sefadroksilin asetat pH 5 tamponunda 0,005 mM ile 0,05 mM arasında değişen sefadroksil derişimlerine karşı DPV ile elde edilen akım değerlerinin grafiği....................................................................... 75

Şekil 4.8. 0,5 mM sefadroksil içeren çözelide farklı tarama hızlarında alınan dönüşümlü voltamogramlar .................................................................. 76

Şekil 4.9. a) Sefoperazon bulunmayan ve b) 0,10 mM sefoperazon içeren çözeltide (0,2 M asetat pH 5,25 tamponu) alınan DPV voltamogramlarının karşılaştırılması .................................................... 77

Şekil 4.10. 0,1 mM sefoperazonun asetat tamponunda pH-akım grafiği ............ 77 Şekil 4.11. 0,1 mM sefoperazonun fosfat tamponunda pH-akım grafiği ............ 78 Şekil 4.12. 0,1 mM sefoperazonun Britton Robinsom tamponunda

pH-akım grafiği ..................................................................................... 78 Şekil 4.13. 0,1 mM sefoperazonun pik akımına destek elektrolit ve pH etkisi .. 79 Şekil 4.14. pH 5,25 asetat tamponunda 0,05 mM ve 1 mM arasında değişen

sefoperazonun derişimleri için alınan diferansiyel puls voltamogramları .................................................................................... 79

Şekil 4.15. Sefoperazonun asetat pH 5,25 asetat tamponunda 0,05 mM ile 1 mM arasında değişen sefoperazon derişimlerine karşı elde edilen akım değerinin grafiği ........................................................................... 80

Şekil 4.16. 0,1 mM sefoperazonun 0,2 M asetat tamponunda (pH 5,25), karbon grafit elektrottaki dönüşümlü voltametri voltamogramları ....... 80

Şekil 4.17. Sabit derişimde pik akımının tarama hıının karekökü ile değişimi .. 82 Şekil 4.18. Sabit sefoperazon derişiminde pik akımının logaritmasının

tarama hızının logaritması ile değişimi ................................................. 82 Şekil 4.19. Sefoperazon içeren sülperazon isimli farmasötik numunenin

pH 5,25 asetat tamponunda 0,25 mM, 0,50 mM ve 0,75 mM derişimlerinde DPV yöntemi ile alınan voltamogramları ..................... 83

Şekil 4.20. Sefoperazon içeren kan numunesinin pH 5,25 asetat tamponunda 0,25 mM, 0,30 mM ve 0,50 mM derişimleri için alınan DPV yöntemi ile alınan voltamogramları ...................................................... 84

Şekil 4.21. İdrar numunesinin pH 5,25 asetat tamponunda alınan DPV yöntemi ile alınan voltamogramları ...................................................... 85

ÇİZELGELER DİZİNİ Sayfa Çizelge 3.1. Kullanılan kimyasal maddeler ........................................................65 Çizelge 3.2. Sefadroksilin özellikleri ..................................................................66 Çizelge 3.3. Sefoperazonun özellikleri ...............................................................66 Çizelge 5.1. Sefalosporinler için elde edilen optimum çalışma koşulları ...........90 Çizelge 5.2. Sefadroksil ve sefoperazon için yükseltgenme gerilimi ve

yükseltgenme akım değerleri ................................................................90 Çizelge 5.3. Sefadroksil ve sefoperazon için gözlenebilme ve alt tayin

sınır değerleri ........................................................................................91 Çizelge 5.4. Sefoperazon için çalışılan farmasötik numunenin tayin sonuçları .92 Çizelge 5.5. Sefoperazon için çalışılan kan numunesinin tayin sonuçları ..........93

SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ

ACN : Asetonitril BR : Britton Robinson tamponu CV : Dönüşümlü voltametri DC Doğru akım DPV : Diferansiyel puls voltametri DKE : Doygun kalomel elektrot GC : Camsı karbon elektrot KDV : Kare dalga voltametri N : Gürültü NPV : Normal puls voltametri PV : Puls voltametrisi PGE : Kalem ucu grafit elektrot RSD : Bağıl standart sapma S : Sinyal SHE : Referans hidrojen elektrot

1. GİRİŞ

Günümüzde antibiyotiklerin yaygın ve kontrolsüz kullanılması, yoğun bakım desteği,

kemoterapi, transplantasyon olanakları sayesinde insan ömrünün uzaması, yaşlı

popülasyonunun artması antibiyotik tüketiminde artışa neden olmuştur. Beta laktam

antibiyotikler yan etkilerinin azlığı ve bakterisid olmaları nedeniyle günümüzde en

sık kullanılan antibiyotik grubudur.

Betal laktam antibiyotiklerden en çok tüketilen türlerinden sefalosporinler yarı

sentetik antibiyotiklerdir ve antimikrobiyal etki spektrumlarına göre dört ana kuşakta

sınıflandırılırlar. Genel bir kural olarak, birinci kuşak bileşikler gram (+)

organizmalara karşı daha iyi aktiviteye sahipken, diğer bileşikler gram (-) aerobik

organizmalara karşı daha iyileştirilmiş aktiviteye sahiptirler.

İlaç analiz yöntemleri, oluşturulan ilaç formunda yer alan (tablet, kapsül vb.) etken

maddenin tanımlanmasında, beyan edilen dozun nicel analizinden ve her ilaç

formundaki dozun aynı olduğunu kanıtlamak amacıyla kullanılmaktadır. Etken

maddelerin analizinin yanı sıra ilaç formunda bulunan koruyucuların nicel analizinin

yapılmasın da ilaç raf ömrünün belirlenebilmesi açısından önemlidir. Diğer yandan

ilacın saflığının ve kararlılığının sağlanabilmesi için üretim sürecinden

kaynaklanabilecek safsızlıkların izlenmesi de gereklidir. Ayrıca, klinik çalışmalar

sırasında plazma ve serum gibi fizyolojik sıvılarda ilaç ve olası metabolitlerin tayini

içinde analiz yöntemleri kullanılmaktadır.

İlaç analizleri veya biyolojik öneme sahip moleküllerin analizlerinde yöntem

geliştirilirken biyolojik ortamın karmaşık yapısı ve olası girişim etkileri de göz

önünde bulundurulmalıdır. Bu zorlukların üstesinden gelebilmek için birçok

yöntemde; ayırma, saflaştırma, özütleme, deriştirme gibi bazı ön işlemlere ihtiyaç

duyulmaktadır. Bu ön işlemler ise hem analizin maliyetini arttırmakta hem de analiz

için gerekli sürenin uzamasına sebep olmaktadır.

İlaç analizlerinde kromatografik yöntemler yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu

yöntemlerin aynı anda çok sayıdaki molekülün tayinini mümkün kılması, kolay

uygulanabilir olması, tekrarlanabilir sonuç vermesi gibi birtakım üstünlükleri

mevcuttur. Bu üstünlüklerin yanısıra karmaşık ve pahalı cihazlara gereksinim

duyulması gibi dezavantajları da vardır. Ayrıca bu yöntemlerin uygulanmasında fazla

miktarda kimyasala ihtiyaç duyulması da ayrı bir dezavantajdır.

Son zamanlarda voltametrik yöntemlerin elektrokimyasal olarak aktif olan türlerin

tayininde yaygın bir şekilde kullanılmaya başlanması oldukça dikkat çekicidir. Bu

yöntemler kolay uygulanabilmekte, diğer yöntemlerden daha az miktarlarda kimyasal

kullanılmakta ve gerekli sistemler daha ucuza kurulabilmektedir. En önemlisi,

geliştirilen elektrokimyasal yöntemlerin gözlenebilme ve alt tayin sınırları diğer

yöntemlerde bulunanlara göre oldukça düşük olabilmektedir. Ayrıca numunenin ayrı

bir ön işleme tabii tutulmaması bu yöntemlerin ilaç analizlerindeki kullanımını

arttırmaktadır.

Voltametri ve polarografi yöntemleri ilaç analizlerinde ilk kez 1954 Çekoslovak

farmakopesinde kullanılmıştır. Voltametri ile saf etkin maddenin yanında çok

kompleks bir karışım olsa bile (çözünmeyen ilaç katkı maddeleri, serum yada

plazmada bulunan endojen maddeler v.b.) aktif maddelerin analizi duyarlılıkla ve

herhangi bir girişim olmaksızın yapılabilmektedir. Polarografik veya voltametrik

yöntemlere pek çok ilaç etkin maddesi ve vücutta bulunan fizyolojik aktif maddeler

cevap vermektedir. İlaç analizlerinde kromatografik ve fotometrik yöntemlere

alternatif yöntem olarak nitelendirilen modern voltametri bu yöntemlerle yarışmalı

olmaktan çok onları tamamlayıcı niteliktedir (Wang vd., 2006).

Bu tez çalışmasında sefalosporinler grubu bazı bileşiklerin (sefoperazon, sefadroksil)

elektrokimyasal davranışları karbon grafit elektrot kullanılarak diferansiyel puls

voltametri yöntemiyle incelenmiştir. Bileşiklerin elektrokimyasal davranışları

üzerine destek elektrolitin ve destek elektrolit pH’sının etkileri incelenerek; pik

akımı ve gerilimlerinin destek elektrolit pH’sı ile değişimleri değerlendirilmiştir.

Elektrot yüzeyine kütle transferini karakterize etmek için dönüşümlü voltametri

yöntemi ile pik akımları üzerine tarama hızının etkisi bakılmıştır. Elektrokimyasal

davranışları belirlenen bileşikleri içeren farmasötik dozaj formlarında, insan idrar

veserum örneklerinde bu bileşiklerin analizleri belirlenen optimum deneysel

koşullardagerçekleştirilmiştir. Sefalosporin grubu bileşikler için geliştirilen metodun

doğruluğu, duyarlılığı, uygulanabilirliği ve tutarlılığını gösterebilmek için gerekli

validasyon parametreleri çalışılmıştır.

1.1. Elektroanalitik Kimya

Elektroanalitik kimya; çözeltilerin elektrokimyasal bir hücrede elektriksel

özelliklerinin ölçülmesi ve ölçülen bu özelliklerinden yararlanılarak maddelerin

kalitatif ve kantitatif analizine dayanan teknikleri içeren, Analitik Kimya biliminin

önemli bir dalıdır. Maddelerin elektrokimyasal özelliklerini analiz amacıyla

kullanılan yöntemlere de elektroanalitik yöntemler adı verilir (Skoog vd., 1996).

Elektrokimyasal tepkimelerde, yükseltgenme (elektron verme)–indirgenme(elektron

alma) reaksiyonları söz konusudur ve elektrokimyasal hücre adı verilen bir hücrede

gerçekleşir. Bir elektrokimyasal tepkimenin oluşabilmesi için, incelenecek maddeyi

içeren ve elektriksel iletkenliği sağlayan bir çözelti (tampon çözelti), maddenin

kimyasal dönüşüme uğradığı elektrot sistemi (genellikle üçlü elektrot sistemi) ve bu

elektrotları birbirine bağlayan bir çevirim sistemi (transducer) gereklidir. Hücrede

bulunan iyon ve molekül halindeki madde katot adı verilen elektrotta elektron alarak

indirgenir. Bu indirgenme ile birlikte yürüyen anot adı verilen elektrotta ise iyon

veya molekül halindeki madde ya da elektrot malzemesinin kendisi elektron vererek

yükseltgenir. Böylece elektrotlarda tepkimeye giren her bir tür, dış devrede belli

sayıda elektronun iletilmesine neden olur. Elektrik akımı elektrik yükünün akışı

nedeniyle oluşur. Elektrotları birbirine bağlayan devredeki metalik kısımlarda

elektrik yükü elektronlar tarafından taşınır. Metallerde bulunan değerlik elektronları,

bir örgü düzeni içinde bulunan ve belli bir frekans ile titreşen metal iyonları arasında

serbestçe hareket ederek yükü taşırlar. Çözeltide ise elektrik yükünün taşınması bu

ortamlarda bulunan iyonlar tarafından gerçekleştirilir. Metallerdeki elektronların

elektrik yükünü taşıması sonucu ise iyonik iletkenlik oluşur.

Elektroanalitik yöntemlerin avantajları;

• Hızlı ve tekrar edilebilirlikleri yüksektir,

• Kullanılan cihazlar diğer yöntemlerde kullanılan cihazlara göre daha ucuzdur,

• Analizi yapılacak maddenin çok düşük tayin sınırlarına kadar ulaşılabilir,

• Elde edilen elektrokimyasal ölçümler çoğu kez bir elementin ya da molekülün

özel bir yükseltgenme basamağı için spesifiktirler (Tural vd., 2003).

Elektroanalitik yöntemler, net akımın sıfır olduğu denge durumundaki statik (i=0)

yöntemler ve denge durumundan uzakta net akımın gözlendiği dinamik (i≠0)

yöntemler olmak üzere esas olarak iki ana grupta sınıflandırılmaktadır. Dinamik

yöntemler genelde ya potansiyel kontrollü ya da akım kontrollüdür. Potansiyel veya

akımın kontrol edildiği yöntemlerde bu parametreler, büyük genlikli veya küçük

genlikli olarak uygulanır. Elektroanalitik yöntemlerin çok çeşitli sınıflandırma yolları

vardır. En yaygın olarak kullanılan, sınıflandırma şekli aşağıda verildiği gibidir

(Kissinger ve Heineman, 1996).

Şekil 1.1. Elektroanalitik tekniklerin sınıflandırılması

1.2. Voltametri

Potansiyel kontrollü tekniklerden olan voltametri, elektroaktif türlerin bulunduğu

hücrede elektrota uygulanan potansiyelin bir fonksiyonu olarak akımın ölçülmesi

temeline dayanan elektroanalitik yöntemlerin genel adıdır (Bond, 1980; Bard ve

Rubinstein, 1999; Wang vd., 2006). Voltametride, çalışma elektrotunun potansiyeli

bir potansiyometre yardımıyla referans elektrota karşı değiştirilir ve hücreden (üç

elektrotlu sistemlerde çalışma elektrotu ile yardımcı elektrot arasından, iki elektrotlu

sistemlerde çalışma elektrotu ile referans elektrot arasından) geçen akım

galvonometreyle ölçülür. Ölçülen akımın uygulanan potansiyele karşı grafiği çizilir.

Bu akım potansiyel eğrilerine voltamogram adı verilir (Bond, 1980).

Voltametrinin temelleri, Çek kimyager Jaroslav Heyrovsky tarafından 1922 yılında

polarografi denen bir teknikle atılmış ve ilerleyen yıllarda bu teknik geliştirilip

yaygınlaştırılmıştır. Polarografide çalışma elektrotu olarak damlayan civa elektrot

kullanılmaktadır.

Günümüzde ise voltametrik teknikler farmasötik, biyolojik (idrar, serum, vb.) ve

çevre örneklerinin analizinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bunun nedeni; düşük

derişimlerde farmasötik analizlerin yapılabilmesi, numunelerin kolayca ve çok kısa

bir sürede hazırlanabilmesi, analiz süresinin kısa olması, ortamda bulunan katkı

maddelerinin veya safsızlıkların analiz sonucunu etkilememesi ve bu tekniklerin ürün

kalite kontrolünde kullanılabilmesidir. Tablet, kapsül, süspansiyon, şurup gibi ilaç

formülasyonlarının çözünmeyen kısımlarının veya katı maddelerin genelde

elektroaktiviteleri bulunmadığı için herhangi bir ayırma işlemine gerek olmadan

analizleri yapılabilmektedir. Ayrıca diğer bir avantajı da, daha ekonomik olması ve

ilaçların analizinde çok az miktarda numuneye ihtiyaç duyulmasıdır. Çevre

örneklerinde (toprak, su) ise özellikle eser miktardaki toksik ağır metal ve bunların

farklı yükseltgenme basamağındaki türlerin analizinde yaygın olarak

kullanılmaktadır.

1.2.1. Voltametride kullanılan parametreler

1.2.1.1. Sınır akımı

Uygulanan belirli bir potansiyelden sonra akımın sabit kaldığı bir plato bölgesine

ulaşılır. Bu akıma sınır akımı adı verilir. Bu akım elektrot yüzeyinde elektroetkin

türün derişiminin sıfıra gittiği andaki akım değeridir ve potansiyelden bağımsızdır.

Sınır akımı, analitin kütle aktarım işlemiyle elektrot yüzeyine taşınma hızındaki

sınırlamadan kaynaklanır. Sınır akımları genellikle analitin derişimi ile doğru

orantılıdır.

İ1 = k.CA (1.1)

Burada; CA : Analit derişimi,

k : Bir sabittir.

Kantitatif doğrusal taramalı voltametri bu ilişkiye dayanır. Bunun dışında, hızlı bir

şekilde sınır akımları elde etmek için çözelti veya mikroelektrot sürekli ve

tekrarlanabilir bir hareket halinde olmalı ya da damlayan cıva elektrot gibi bir

damlayan elektrot kullanılmalıdır.

1.2.1.2. Yarı dalga potansiyeli

Akımın, sınır akımının yarısına ( is/2) karşılık gelen potansiyel değeridir ve E1/2 ile

gösterilir. Referans elektrot potansiyeline göre düzeltildikten sonra yarı dalga

potansiyeli, reaksiyonun potansiyeli ile yakından ilgilidir. Yarı dalga potansiyelleri

bazen bir çözeltideki bileşenlerin belirlenmesinde faydalıdır.

1.2.1.3. Artık akım

Elektrot üzerinde henüz reaksiyon olmadığı zaman küçük de olsa bir akım gözlenir.

Bu akıma artık akım denir. Artık akımın büyüklüğü yöntemin duyarlılığını belirler.

Bu akım giderildiği veya en aza indirildiği oranda duyarlılık artar. Sınır akımı

ileartık akım arasındaki yükseklik, dalga yüksekliğidir. Dalga yüksekliği, elektroaktif

maddenin konsantrasyonu ile doğrusal olarak artar. Bu akımın sebebi, hemen hemen

bütün çözeltilerde bulunan eser miktarlardaki safsızlıkların indirgenmesidir. Bu

safsızlıklar içinde az miktarda çözünmüş oksijen, damıtık sudan gelen ağır metal

iyonları ve destek elektrolit olarak kullanılan tuzdaki safsızlıklar sayılabilir. Şekil

1.2’de doğrusal taramalı voltamogram eğrisi üzerinde sınır akımı, yarı dalga

potansiyeli ve artık akım gösterilmiştir.

Şekil 1.2. Doğrusal taramalı voltamogram eğrisi

1.2.1.4. Göç akımı

Eğer incelenecek olan elektroaktif madde iyonik yapıda ise bu iyonlarla elektrot

arasında elektrostatik etkileşim söz konusudur. Herhangi bir elektrostatik etkinin

olmadığı koşullarda ölçülen sınır ile bu koşullarda elde edilen sınır akımı arasındaki

farka göç akımı denir.

Polarografide elektroaktif türün göç akımı istenmediğinden ortama yüksek derişimde

destek elektrolit eklenerek, incelenecek türün göç akımı önlenir. Bu durumda

incelenecek türün taşıma sayısı, minimuma düşürülerek elektrostatik göç

elektroinaktif olan elektrolit tarafından sağlanır.

1.2.1.5. Difüzyon akımı

Polarografide dalga yüksekliğinin en önemli bileşeni difüzyon akımıdır. Polarografik

şartlar, dalga yüksekliğinin sadece difüzyon akımından dolayı olması için ayarlanır.

Yani madde aktarımının sadece difüzyonla olması istenir. Plato bölgesinde

elektroaktif tür elektrot yüzeyine gelir gelmez indirgenir veya yükseltgenir. Bu

durumda elektrot yüzeyinin hemen yanındaki tabakada derişim sıfır olur. Elektrot

yüzeyi ile ana çözelti arasında derişim farkı olacağından difüzyon kuvveti oluşur.

Polarografide elektroaktif türün sadece bu derişim farkından dolayı elektrot yüzeyine

gelmesi istenir.

Polarografideki tek kütle aktarım şekli difüzyondur. İşte bu sebepten polarografik

sınır akımlarına genellikle difüzyon akımları denir. Yani; akımın büyüklüğü,

analitin damlayan cıva elektrot yüzeyine sadece difüzyon hızı ile sınırlandığı zaman

polarografide gözlenen sınır akımıdır. Difüzyon akımı, analit derişimiyle orantılıdır.

Şekil 1.3’de gösterildiği gibi difüzyon akımı, sınır akımı ile artık akımlar arasındaki

farktır.

Şekil 1.3. (a) 1 M HCl’de 5x10-4 M Cd2+(b) 1 M HCl çözeltisi için pologramlar

Genellikle sınır akımının şu akımlardan oluştuğu söylenebilir; (İd) difüzyon akımı,

(İk) cıva damlası etrafındaki çift tabakanın yüklenme veya boşalmasından oluşan

kapasitif akımı, (İf) elektrottaki önceki elektrolitik proseslere bağlı faraday akımı,

(İm) elektroliz olabilen maddenin transfer sayısının yeterince büyük olması halinde

ilettiği taşıma, (İa) çözelti-elektrot ortak yüzeyinde çözeltinin karıştırılmasında

indirgenebilir maddelerin adsorbsiyonundan ve diğer olaylardan meydana gelen

akımdır (Sakallı, 2006). Böylece şu eşitlik yazılabilir:

İi = İd + İk + İf + İm + İa (1.2)

1.2.1.6. Nernst eşitliği

Elektrokimyasal bir analizde elektroaktif türün elektrot yüzeyindeki

konsantrasyonunu bulmak için elektrot potansiyellerinin kullanılması Nernst

denklemine göre açıklanabilir. Çözelti ve elektrot arasındaki yüzeyden akımın iletimi

sırasında, elektrotlardan birinde yükseltgenme reaksiyonları olurken diğerinde

indirgenme reaksiyonu meydana gelir. Bu reaksiyonlarda;

O + ne-↔ R (1.3)

O ve R’nin, sırasıyla, redoks çiftinin, yükseltgenmiş ve indirgenmiş şeklini ifade

ettiği tepkime ile gösterilmektedir.

Termodinamik kurallarla kontrol edilen sistemlerde, elektrot potansiyeli, elektroaktif

türün elektrot yüzeyindeki derişiminin [C0(0,t) ve C

R(0,t)], Nernst Denklemine göre

saptanmasında kullanılabilir.

E = E0 + 2,303 RT / nF log (C0/CR) (1.4)

E0= Redoks tepkimesi için standart potansiyel

R = Gaz sabiti (8,314 JK-1mol-1)

T = Sıcaklık (K)

n = Reaksiyonda transfer edilen elektron sayısı

F = Faraday sabiti (96,487 coulombs)

1.2.2. Voltametrik kap bileşenleri Voltametrik ölçümler voltametrik hücrede yapılır. Voltametrik hücre; voltametrik

kap, çalışma elektrotu, karşılaştırma (referans) elektrotu, yardımcı elektrot ve destek

elektrolitten oluşur.

Şekil 1.4. Voltameterik hücre ve bileşenleri

1.2.2.1. Voltametrik kap

Voltametrik analizler cam, kuvars veya teflon kaplarda yürütülür. Kabın yapıldığı

malzeme kirlenme ve adsorpsiyon yanılgılarının en az olduğu maddelerden seçilir

(Yılmaz, 2008).

1.2.2.2. Destek elektrolit

Hücre içindeki çözeltilerde tayini yapılacak maddeden (analitten) başka bir madde

daha bulunur. Buna destek maddesi veya destek elektrolit denir. Destek elektrolit

deney şartlarında elektroaktif olmayan (elektrolizlenmeyen) maddedir. Hidrodinamik

voltametride iyonların elektrik çekim etkisiyle elektrotlara göç etmelerini en aza

indirmek için destek elektrolit ilave edilir. Destek elektrolitin konsantrasyonu, tayini

yapılan maddenin konsantrasyonunun en az 80 katı olması gerekir. Bu şartlarda

tayini yapılanın elektrik etkisiyle elektrota doğru göçü ve dolayısıyla taşıdıkları

elektrik miktarı ihmal edilecek seviyeye gelir. Bu da tayini yapılacak iyonun, zıt

yüklü elektrota doğru çekiminin veya göçünün elektrota uygulanan potansiyelden

bağımsız hale geldiğini gösterir.

Voltametride destek elektrolit, analit çözeltisine fazla miktarda ilave edilen bir

tuzdur. En yaygın tuzlar, analit tayininde kullanılan potansiyelde mikroelektrotta

reaksiyona girmeyen alkali metal tuzlarıdır. Bu amaçla ortama KCl, KNO3gibi bir

organik tuz, bir mineral asidi veya baz katılabilir. Sitrik asit/sitrat veya asetik

asit/asetat gibi tampon sistemleri pH kontrolünün gerektiği konularda destek

elektrolit olarak kullanılabilir. Çalışmalardaki destek elektrolit konsantrasyonu 0,01-

1,0 M arasında değişir ve genellikle 0,1 M civarında kullanılır. Ohmik düşmelerdeki

değişmelerden sakınmak için, destek elektrolit konsantrasyonu örnekten örneğe hep

aynı şekilde olmalıdır. Destek elektrolit hazırlanmasında çok yüksek saflıkta

reaktifler kullanılır. Belirli bir elektrokimyasal teknik için kullanılan özel bir

elektrolit yoktur, ancak o tekniğin şartlarına göre seçim yapılır. Örneğin polarografi

için yaygın elektrolit türleri 0,1 M KCl, LiCl, NH4Cl dür. Tampon olarak asidik

bölgede asetik asit/asetat, bazik bölgede amonyum klorür/amonyak tamponu

kullanılır. Bununla birlikte sitrat, malonat ve fosfat tamponları kullanılan diğer

destek elektrolitlerdir (Erdoğdu, 1995).

1.2.2.3. Çalışma elektrotu

Elektroanalitik kimyada çalışma elektrotu, potansiyeli zamanla değişen ve üzerinde

analitin yükseltgendiği veya indirgendiği mikroelektrottur. İndirgenme veya

yükseltgenme bu elektrotta gerçekleşir. Bu elektrota genel olarak indikatör elektrot

da denir.

Voltametrik yöntemlerde kullanılan çalışma elektrotları polarlanmanın olabilmesi

için küçük yüzey alanına sahip olmalıdır. Bunun için kullanılan çalışma elektrotları

mikroelektrotlardır. Mikroelektrotların kullanılması sonucunda örnekteki elektroaktif

türlerin çok küçük bir miktarı elektrokimyasal tepkimeye girmektedir. Böylece

örneğin bileşimi hemen hemen aynı kalır. Bunun sonucunda aynı örneğin defalarca

voltamogramı alınabilmektedir. Çalışma elektrotu ile referans elektrot arasında

potansiyel uygulanırken, çalışma elektrotu ile karşıt elektrot arasında akım kaydedilir

(Türe, 2008).

Çalışma elektrotunun malzemesi, voltametrik işlemin performansını büyük ölçüde

etkiler. Çalışma elektrotu, büyük sinyal/gürültü özelliğine sahip olmalı ve tekrarlanır

cevaplar vermelidir. Bu yüzden elektrot seçimi öncelikle iki faktöre dayanır. Bu

faktörler hedef analitin redoks davranışı ve ölçüm için gerekli olan potansiyel

bölgesindeki zemin akımıdır. Diğer faktörler ise potansiyel aralığı, elektriksel

iletkenlik, yüzeyin yenilenebilmesi, mekanik özellikler, maliyet, uygunluk ve toksik

etkidir. Kullanılan her malzeme kendine has avantaj ve dezavantajlara sahiptir ve

mümkün olduğunca çok gereksinime cevap verecek şekilde seçilmelidir. Elektro

analizler için çalışma elektrotu olarak birçok malzeme kullanılmaktadır. En sık

kullanılanları cıva, karbon veya platin ve altın gibi soy metallerdir (Wang, 2001).

Şekil 1.5. Voltametride kullanılan çalışma elektrotları

1.2.2.3.1. Cıva kökenli elektrotlar

Cıva elektrotlar, üzerinde hidrojenin çıkış potansiyelinin büyük olması nedeniyle

oldukça geniş bir katodik çalışma potansiyel aralığına ve her damlada yenilenen

elektrot yüzeyine sahiptirler. Metallerle amalgam oluşturma özelliğinden dolayı,

metal iyonlarının metalik halde önderiştirilmesini sağlarlar. Bu özellikleri nedeniyle

de voltametride oldukça geniş bir kullanım alanı bulurlar (Haskılıç, 2005). Damlayan

cıva elektrot, asılı cıva damla elektrot ve cıva film elektrot bu amaçla kullanılan

elektrotlardır. Bütün bu üstün özelliklerine karşın cıva elektrotların bazı sınırlamaları

da vardır. Metalik cıvanın düşük pozitif gerilimde bile kolayca yükseltgenebilmesi

(∼+0.4V ), cıva elektrotun kullanılmasını sınırlayan en önemli özelliklerden birisidir.

Ayrıca kullanılan cıvanın temizlenmesi, damlama süresinin ayarlanmasının zorluğu,

cıvanın damlatılmasında kullanılan kılcalların tıkanması, cıva buharlarının toksik

olması ve tekniğin doğrudan doğruya uygulanamaması bu elektrotun

kullanılmasındaki başlıca sorunlardır (Tural vd., 2003).

1.2.2.3.2. Katı elektrotlar

Civa kökenli elektrotların anodik çalışma bölgesi dardır. Elektrot yapılan

malzemenin anodik çözünmesinin daha pozitif potansiyellerde olması, bu elektrotlara

daha geniş anodik çalışma bölgesi sağlar. Bu nedenle bu özelliğe sahip platin, altın

gibi soy metaller ve karbon, elektrot yapımında kullanılır. Fakat yüzeylerinin

yenilenmemesi ve yüzeylerin kirlenmesi elde edilen sonuçların tekrarlanabilirliğini

azaltır.

Platin elektrot, en çok kullanılan katı elektrottur. Oksit oluşumundan dolayı

kirlenebilir yüzeye sahiptir. Bu nedenle düşük tekrarlanabilirlik gösterir.

Altın elektrot, oksit oluşumundan az etkilendiği gibi adsorbsiyonu da platin elektrota

göre daha azdır.

Bizmut elektrot, hidrojenin bizmut üzerinden çıkış potansiyelinin aşırı yüksek

olması, bizmutun katodik bölgede kullanılma olasılığını ortaya koymuştur. Uçucu ve

zehirli olmaması cıvaya göre üstünlüğüdür.

Karbon elektrot, karbon geniş bir anodik potansiyel aralığına, düşük elektriksel

dirence, düşük artık akıma ve tekrarlanabilir yüzey yapısına sahip oluşu gibi birçok

özellikleri yönünden ideal bir elektrot malzemesidir. Karbon elektrot çeşitleri;

• Grafit,

• Karbon pasta,

• Camsı karbon,

• Perde baskılı karbon elektrotlar olarak sıralanabilir.

� Grafit elektrot;grafit ve grafit çubuklar yalnız grafit kömüründen imal edilir.

Toz ve sıkı bir yapıya sahiptir. Grafit elektrot olarak genellikle karbon grafit

elektrotlar kullanılmaktadır. Bunun sebebi oldukça kolay hazırlanabilmesi,

ucuz olması ve tek kullanımlık olmasıdır (Erdoğdu, 1995). Elektrokimyasal

çalışmalarda geniş bir kullanım alanı vardır. Analizi yapılacak maddeler,

uygun elektrokimyasal teknikler kullanılarak daha düşük tayin sınırlarına

ulaşılabilir.

Şekil 1.6. Karbon grafit elektrot

1.2.2.3.3. Modifiye elektrotlar

Voltametride kullanılan elektrotların sınırlı olması nedeniyle elektrotların kimyasal

veya elektrokimyasal özellikleri değiştirilerek çalışma şartları geliştirilmiştir.

Modifiye elektrotlar, genel olarak elektrot yüzeyinde önderiştirme sağlayan kimyasal

maddelerle işlem veya elektrot yüzeyinin elektron aktarma özelliğini değiştiren işlem

(elektrokataliz) yapılarak hazırlanır (Yılmaz, 2008).

� Kompozit Elektrotlar:Modifiye edici kimyasal doğrudan iletken

malzemesine katılıp, karıştırılarak elektrot hazırlanabilir. Bu tür elektrotlara

“kompozit elektrotlar” adı verilir.

� Kimyasal modifiye elektrotlar: Modifiye edici kimyasal elektrot yüzeyine

kimyasal bağla veya kimyasal adsorpsiyonla bağlanarak kimyasal modifiye

elektrotlar hazırlanabilir. Ayrıca modifiye edici uygun bir monomer

elektrotyüzeyinde elektropolimerizasyona uğratılarak ya da elektrot yüzeyinde

doğrudan polimer film oluşturularak da bu tür elektrotlar hazırlanabilir.

1.2.2.3.4. Dönen elektrotlar

Dönen elektrotlar; dönen-disk ve halka-disk elektrotlar olarak ikiye ayrılır. Bu

elektrotlar platin ve camsı karbondan yapılıp, bir motor sistemi ile dönme hızları

kontrol edilir. Kimi zaman diğer katı elektrotlar doğrudan veya cıva ile kaplanarak da

kullanılabilir.

Dönen disk elektrotlarla elektrota madde taşınması konvektif difüzyonla

sağlandığından durgun elektrotlardan daha büyük bir akım yoğunluğu sağlarlar. Bu

nedenle, bu tür elektrotlarla yapılan ölçümlerde duyarlık daha yüksektir.

Halka-disk elektrotlar, ortadaki diskten elektriksel olarak yalıtılmış ve belli bir

uzaklıkta halka şeklinde ikinci bir elektrot içerirler. Bu elektrot ikilisi

kullanıldığında, disk elektrotta elektrokimyasal olarak oluşan tür, elektrotun dönme

hareketiyle halka elektrota doğru taşınır.

1.2.2.4. Referans elektrot

Bu elektrotlar, bilinen ve sabit bir potansiyel değeri sağlayan ve incelenen çözeltinin

bileşiminden etkilenmeyen elektrotlardır. Karşılaştırma elektrotunun bileşimi

değişmez ve analiz boyunca polarlanmadan kalır. Bu amaçla Ag/AgCl veya doygun

kalomel elektrot (DKE) kullanılır.

Bu elektrotlardan anodik akım geçtiğinde metaller yükseltgenir ve ortamdaki aşırı

klorürle çökeldiklerinden, elektrot yüzeyindeki derişimleri değişmez ve böylece

potansiyelleri akımdan bağımsız olur. Bu elektrotlardan katodik akım geçtiğinde ise,

çözünürlükten gelen metal iyonları indirgenir, elektrot yüzeyinde çökelek ayrışarak

tekrar aynı denge düzeyinde metal iyonu oluşturur. Böylece potansiyel yine

değişmeden kalır.

İyi bir referans elektrot

� Tersinir olmalı,

� Nerst eşitliğine uymalı,

� Zamanla bağımlı olmayan sabit bir potansiyel vermeli,

� Az miktarlarda akım elde edildikten sonra yine eski haline kısa sürede dönmeli,

� Sıcaklık değişimlerinde önemli bir değişiklik göstermemelidir.

1.2.2.4.1. Kalomel elektrot, Hg/Hg2Cl2

Elektrotta gerçekleşen;

Hg2Cl2 + 2e-↔ 2Hg + 2Cl-E0 = 0,268 V ( 250 C, SHE )

bu reaksiyonun potansiyeli ortamdaki klor iyonu konsantrasyonuna bağlıdır. Kalomel

elektrot, referans elektrot olarak çok kullanılan elektrotlardan bir tanesidir.

Laboratuvarda kolaylıkla hazırlanabilir. Dengeye gelmesi için yapıldıktan sonra

birkaç gün bekletilmelidir. Sıcaklık değişimlerinden kolay etkilenen bir elektrottur.

Yarı-hücre diyagramı:

Hg | Hg2Cl2 (doygun), KCl (x M) ||

Nernst eşitliği:

E = E0 – 0,0591 log aCl- (1.5)

Şekil 1.7. Kalomel elektrotun şematik gösterimi

1.2.2.4.2. Gümüş/gümüş klorür elektrot

Elektrotta gerçekleşen;

AgCl (k) +e-↔ Ag (k) + Cl-E0 = 0,222 V ( 250 C, SHE )

reaksiyonuna dayanır. Bir tüpün en alt kısmında cam veya plastikten yapılmış poröz

bir tıpa, bunun üstünde çözelti sızmalarını önlemek için potasyum klorürce doymuş

bir köprü, onun üstünde katı potasyum klorür ve en üstte de içine 1–2 damla gümüş

nitrat damlatılmış doymuş potasyum klorür çözeltisi bulunur. Bu çözeltinin içine ucu

AgCl ile kaplanmış gümüş bir tel daldırılır. Gümüş-gümüş klorür referans elektrotları

da doygun kalomel elektrotlar gibi oldukça yaygın kullanılırlar. Bu elektrot doygun

kalomel elektroda göre daha yüksek sıcaklıklarda kullanılabilir ve daha az analitle

reaksiyona girer.

Yarı-hücre diyagramı:

Ag (k) | AgCl (doygun), KCl (xM) ||

Nernst eşitliği:

E = E0 – 0,0591 log aCl- (1.6)

Şekil 1.8. Ag/AgCl referans elektrotunun şematik gösterimi

1.2.2.5. Karşıt (yardımcı) elektrot

İki elektrotlu sistemlerdeki polarlanmayan elektrot, üzerinden yüksek akım

geçtiğinden polarlanır. Ayrıca eğer çözelti direnci yüksek ise bu direnci yenmek için

gerekli potansiyel önemli düzeye çıkacağından, çalışma elektrotunun polarizasyon

potansiyeli yanlış algılanabilir. Bu karışıklığın önlenmesi için üçüncü bir elektrotun

yani yardımcı bir elektrotun kullanılması gerekir. Çalışma elektrotu ve yardımcı

elektrottan akım geçirilip çalışma elektrotunun potansiyeli, karşılaştırma elektrotuna

karşı sıfır akım altında saptanır. Akım yardımcı elektrot üzerinden geçtiği için bu

elektrotların platin, grafit, tantal ve tungsten gibi soymetal olmaları gerekmektedir.

Ayrıca çok küçük hacimlerle çalışıldığında yardımcı elektrottaki ürünlerin çalışma

elektrotunda girişim yapmayacağı ve çalışma elektrotunun alanının en az 50 katı olan

elektrotlar seçilmelidir.

Helezon şeklinde sarılmış bir Pt tel, elektriğin kaynaktan gelerek çözelti içinden

mikroelektrota aktarılmasını sağlayan karşıt elektrot olarak çalışır. Karşı elektrotun

çalışma elektrotundaki reaksiyona etkisi olmaz, sadece onu elektronlarla besler.

1.2.3. Voltametride kullanılan uyarma sinyalleri

1.2.3.1. Doğrusal taramalı voltametri

Bu yöntemde uyarma sinyali, doğru akım potansiyelinin zamanla doğrusal bir şekilde

arttırılmasıyla elde edilir. Uygulanan bu potansiyel sonrasında analizlenen maddeye

özgü akım cevapları, potansiyelin bir fonksiyonu olarak voltamogramlarda incelenir.

Doğrusal taramalı voltametride, iyi pik maksimumları elde edebilmek için yarı–dalga

potansiyel farkı en az 0,2 V civarında olmalıdır.

Şekil 1.9. Tipik bir doğrusal taramalı voltamogram

Şekildeki 1.9’daki voltamograma göre, başlangıçta (A noktasında) akım çok

düşüktür. Safsızlık ve çift tabaka yükleme (elektrot yüzeyi kondansatör gibi

davrandığından) sebebiyle A ve B noktaları arasında akım yavaşça yükselir. Bu

genellikle zemin akımı olarak adlandırılır. B noktasında potansiyel, yükseltgenmiş

türlerin indirgenme potansiyeli değerine yaklaşır. Potansiyel artışı elektronların,

elektrottan yükseltgenmiş türe doğru artan bir hızla göç etmesine sebep olur.

İndirgenmedeki hız artışı hücredeki akımı da arttırır. Bu artış sürekli devam etmez

görüldüğü gibi C noktasında bir pik ile sonuçlanır.

1.2.3.2. Dönüşümlü voltametri (CV)

Dönüşümlü voltametri, durgun bir çözelti içinde bulunan çalışma elektrotuna

uygulanan potansiyel polarizasyon dalgasının düzgün bir şekilde

değiştirilmesisonucu oluşan akım-potansiyel davranışını inceleyen elektrokimyasal

yöntemdir. Dönüşümlü voltametri nitel analiz için kullanılan en yaygın

elektrokimyasal yöntemdir (Wang vd., 2006).

Çalışılan potansiyel aralığı, verilen bir deney için bir veya daha fazla analitin

yükseltgenme veya indirgenmenin meydana geldiği potansiyel aralığıdır ve buna

“çevirici potansiyeller“ de denir.

Şekil 1.10. Voltamogramın elde edilmesinde kullanılan dönüşümlü voltametrik uyarma sinyali

Şekilde gösterildiği gibi potansiyel doğrusal olarak değiştirilir daha sonra tarama

yönü tersine çevrilir ve orijinal değerine geri döner. Başlangıç taramasının yönü

numunenin bileşimine bağlı olarak negatif ya da pozitif olabilir.

Bu yöntemde örnek çözeltisine potansiyel uygulandığında, elektrot yüzeyi uygulanan

potansiyele göre pozitif ya da negatif bir karakter gösterir ve çevresindeki çözeltiden

elektron alır ya da çözeltiye elektron verir bu da ölçülebilir bir akım oluşmasına

neden olur. Çalışma ortamında karıştırma yapılmadığı için elektron transferi elektrot

yüzeyi ve çevresinde olur. Bu nedenle elektrot çevresindeki bileşen miktarı zamanla

azalır. Sonuç olarak oluşan akımda zamanla bir pik yapar ve azalmaya başlar. Bu

pikler indirgenme ve yükseltgenme pikleridir.

Şekil 1.11. Pik potansiyellerini ve akımlarını gösteren klasik bir dönüşümlü voltamogram

Dönüşümlü voltamogramın önemli parametreleri, katodik pik potansiyeli Epc, anodik

pik potansiyeli Epa, katodik pik akımı ipc ve anodik pik akımı ipa’ dır. Tersinir bir

elektrot reaksiyonu için anodik ve katodik pik akımları mutlak değer olarak yaklaşık

eşittir; fakat zıt işaretlidir. Pik potansiyellerinin farkı 0,0592/n’ dir. Burada n, yarı-

reaksiyonda yer alan elektron sayısıdır.

Tersinir bir elektrokimyasal tepkimede analite ait pik akımı aşağıdaki eşitlikle

bulunur:

İp = 0,27 n3/2 AD1/2 C v1/2 (1.7)

İp analite ait pik akımı, n transfer edilen elektron sayısı, A elektrot yüzey alanı (cm2),

D türlere ait difizyon katsayısı (cm2/s), C türlerin çözelti içerisindeki derişimleri

(mM), v ise tarama hızıdır (V/s).

Dönüşümlü voltametride analitin duyarlılık sınırı 10-5 M’dır. Dönüşümlü voltametri

rutin kantitatif analizlerde kullanılmadığı halde, özellikle organik ve metal organik

sistemlerde yükseltgenme - indirgenme işlemlerin mekanizma ve hız çalışmaları için

önemli bir araçtır. Bu yöntem, normal de elektrokimyasal olarak belirtilebilen bir

sistemin araştırılması için seçilen ilk yöntemdir (Bard ve Rubinstein, 1999).

1.2.3.2.1. Dönüşümlü voltametride akım çeşitleri ve önemli parameterler

Diğer elektrokimyasal yöntemlerde olduğu gibi voltametrik çalışmalarda da

kaynağına bağlı olarak isimlendirilen iki farklı akım vardır:

a) Faradayik akım (if): Elektrotlardan birinde yükseltgenme reaksiyonu olurken

diğerinde indirgenme reaksiyonu olur, bu sırada elektronların doğrudan aktarımı

ile akım iletilir. Bu tip işlemlere, bir elektrottaki kimyasal reaksiyon miktarının

geçen akımla orantılı olduğunu ifade eden Faraday yasalarına uygun olması

nedeniyle “Faradayik işlemler“ adı verilir. Bu şekilde oluşan akımlara “Faradayik

akımlar“ denir. Kısacası; bir elektrokimyasal hücrede elektrot/çözelti ara yüzeyi

boyunca bir yükseltgenme/indirgenme işlemiyle taşınan akımdır. Reaksiyondan

(analiz edilecek maddeden) kaynaklanan akımdır. Analizlenecek madde ve

ürünlerin konsantrasyonları yalnızca elektrot yüzeyinden uzaklığın bir

fonksiyonu olarak ve Nerst tabakası içinde değişir.

b) Kapasitif akım (ic): Elektrot/çözelti ara yüzeyindeki yüklü bir çift tabakada

oluşan bir yükleme akımıdır. Bir elektrotun bir elektrolit çözeltisine daldırılması

ve negatif yükle yüklenmesi ile çözeltideki pozitif yüklü iyonlar elektrota doğru

çekilir. Böylece ara yüzeyde bir gerilim farkı oluşur. Ters işaretli yüklerin ara

yüzeyin iki tarafında birikmesi ile bu bölgede bir elektriksel çift tabaka oluşur.

Oluşan bu çift tabaka, bir kapasitör gibi davranır. Bu kapasitörü yüklemek için

ortamda yükseltgenecek ve indirgenecek madde olmasa dahi bir akım oluşur. Bu

akım reaksiyona bağlı değildir; sistemden kaynaklanır ki bu akıma “kapasitif

akım“ denir. Ne kadar düşük olursa o kadar doğru ölçüm yapılır.

Şekil 1.12. Elektrot yüzeyinde oluşan elektriksel çift tabaka

Örneğin ilk önce elektrota pozitif bir potansiyel uygulandığında, elektrota bitişik

çözeltinin yapısını dikkate alalım. Potansiyel, uygulandıktan hemen sonra eğer

elektrotun yüzeyinde reaksiyona girebilecek aktif bir tür yoksa hızlı bir şekilde sıfıra

düşen anlık bir akım dalgası oluşacaktır. Bu akım her iki elektrotun da yüzeyinde bir

negatif yük fazlalığı (veya eksikliği) yaratan bir yükleme akımıdır. Fakat iyonik

hareketliliğin bir sonucu olarak elektrotlara bitişik olan çözelti tabakalarında derhal

bir zıt yüklenme oluşur. Bu etkileşim şekil 1.12’de görülmektedir. Metal elektrotun

yüzeyinde uygulanan pozitif potansiyelin bir sonucu olarak oluşan pozitif yük

fazlalığı gösterilmektedir. Yüklü çözelti tabakası iki kısımdan oluşmaktadır:

(1) Bir yoğun iç tabaka (d0' dan d1' e), bu tabakada elektrot yüzeyinden

uzaklaşıldıkça potansiyel mesafe ile doğrusal ilişkili olarak azalır,

(2) Bir difüze tabaka (d1' den d2' ye), burada elektrot yüzeyinden uzaklaşıldıkça

ortaya çıkan potansiyel üstel olarak azalır. Elektrot yüzeyindeki, yüzeye bitişik

çözeltideki bu yük topluluğu bir “elektriksel çift tabaka“ olarak adlandırılır

(Bond, 1980).

Toplam akım (i) = faradayik akım (if) + kapasitif akım (ic) olduğundan kapasitif

akım azalırsa duyarlılık artar. Genellikle 10-3 M ve üstünde kapasitif akım, faradayik

akımdan küçüktür ve çalışılabilir. 10-4 M da kısmen iyi sonuç alınır. 10-5 M ve

üzerinde kapasitif akım faradayik akımdan çok büyük olacağı için çalışılmaz.

Dönüşümlü voltametride çalışma elektrotuna uygulanan potansiyel için deneysel

olarak kontrol edilebilecek değişik parametreler vardır. Bunlar;

a) Başlangıç potansiyeli: Çalışma elektrotuna uygulanacak olan potansiyel

taramasının başladığı potansiyel değeridir. Çalışmalarda başlangıç potansiyelinin

elektron aktarımının olmadığı bir değer seçilmesi tercih edilir.

b) Dönme potansiyeli: Potansiyel taramasının yönünün değiştirileceği (anodik

yönden katodik yöne veya katodik yönden anodik yöne) potansiyel değeridir.

c) Bitiş potansiyeli: Potansiyel taramasının sonlandırılacağı potansiyel değeridir. Bu

değer incelenen özelliklere göre başlangıç potansiyeli ile aynı veya başlangıç

potansiyelinden farklı bir değer olabilir.

d) Anodik tarama: Başlangıç potansiyeline göre daha pozitif potansiyel değerine

doğru yapılan potansiyel taramasıdır. Bu taramada olası yükseltgenme

davranışları incelenir.

e) Katodik tarama: Başlangıç potansiyeline göre daha negatif potansiyel değerlerine

doğru yapılan potansiyel taramasıdır. Bu taramada olası indirgenme davranışları

incelenir.

f) Tarama hızı: Başlangıç potansiyelinden bitiş potansiyeline kadar yapılacak olan

potansiyel taramasında potansiyelin hangi hızda değişeceğini belirten

parametredir. Tepkime mekanizmasının aydınlatılmasında oldukça önemlidir.

g) Segment: Başlangıç potansiyelinden dönme potansiyeline kadar yapılan taramaya

veya bu tarama sonucu elde edilen voltamograma “segment” denir.

h) Döngü: Başlangıç potansiyelinden bitiş potansiyeline kadar yapılan, genelde iki

segmentten oluşan taramaya veya bu tarama sonucu elde edilen voltamograma

“döngü” denir.

Bu parametreler kontrol edilerek sabit tarama hızında, uygulanan potansiyele karşı

oluşturulan akım grafiğine “volt-amperogram” (voltamogram) denilir. Bir

voltamogramın çalışmalara ışık tutabilecek farklı parametreleri şunlardır:

a) Pik potansiyeli (Ep): Uygulanan potansiyelin elektron aktarımına sebep olduğu,

faradayik akımın en yüksek değere ulaştığı andaki potansiyel değeridir.

Elektrokimyasal çalışmalarda elde edilebilecek olası bir pikin potansiyeli;

incelenen molekülün yapısal özelliklerine, çalışmaların yapıldığı çalışma

elektrotuna, pH’ya, kullanılan destek elektrolit ve çözücü cinsine, sıcaklığa ve

tarama hızına göre değişiklik gösterebilir. Pik potansiyeli ve pik

potansiyelindedeneysel koşullara göre meydana gelebilecek değişiklik, yapılan

elektrokimyasal çalışmada elde edilecek termodinamik ve kinetik sonuçlar için

oldukça önemlidir.

b) Yarı pik potansiyeli (Eh, Eph, Ep1/2): Pik akımının en yüksek değerinin yarısına

ulaştığı noktadaki potansiyel değeridir. Bazı durumlarda yarı pik potansiyelinin,

pik potansiyeline göre daha spesifik ve termodinamik-kinetik sonuçlar için daha

kesin sonuçlar verdiği bilinmektedir.

c) Yarı pik genişliği (ypg): Pik akımının en yüksek değerinin yarısına ulaştığı

noktadaki pik genişliğidir.

d) Pik akımı (ipa, ipc): Uygulanan potansiyel sonucunda meydana gelen elektron

aktarımının oluşturduğu akımdır. Bu akımın büyüklüğü; elektron aktarımına

katılan türlerin derişimine, bu türlerin difüzyon ve adsorpsiyon özelliklerine,

kullanılan çalışma elektrotuna ve bu elektrotunun yüzey alanına, kullanılan

destek elektrolit ve çözücü cinsine ve derişimine, sıcaklığa ve tarama hızına

bağlıdır. Pik akımının ölçülmesinde farklı yaklaşımlar sergilenmekle birlikte

faradayik akımın kapasitif akımdan farklılaşmaya başladığı noktaya çizilen teğet

ile pik akımının maksimum değere ulaştığı noktaya çizilen teğet arasındaki dik

uzaklığın ölçülmesi en doğru yaklaşımdır.

e) Pik alanı (Ap): Yapılan çalışmalarda elde edilen pikin altında kalan alandır. Bazı

yazılım programlarında birimi kulon bazılarında ise voltamper olarak

verilmektedir.

Dönüşümlü voltametride çalışmaların yapıldığı moleküllere ait karakteristik pikin

şekli ve akımı Şekil 1.13’de şematik olarak gösterilen ve elektrot yüzeyinin çok

yakınındaki difüzyon tabakasında meydana gelen dönüşümlerden etkilenmektedir.

Şekil 1.13. Elektrokimyasal çalışmalarda pik şeklini ve pik akımını etkileyen olası

dönüşümler

1.2.3.2.2. Dönüşümlü voltametri yöntemi ile akım türünün belirlenmesi

Voltametrik yöntemlerde akım türünü belirlemek oldukça önemli ve gereklidir.

Çünkü akım türüne göre uygulanacak teknikler değişmektedir. Örneğin difüzyon

kontrollü akım türlerinde normal teknikler, adsorpsiyon kontrollü akım türlerine ise

sıyırma teknikleri uygulanır.

Voltametride akım türü çeşitli yöntemlerle belirlenebilir. Bunlardan dönüşümlü

voltametri yöntemiyle akım türünü belirlemek oldukça kolay ve yaygın bir tekniktir.

Bu yöntemde akım türünü belirlemek için yüksek konsantrasyonda (1×10-4-1×-5 M )

CV yöntemiyle 10-10000 mVs-1 aralığındaki tarama hızlarında voltamogramlar alınıp

tarama hızlarına bağlı olarak akım değişimi incelenir.

Tarama hızı-akım verilerinden yararlanarak tarama hızının kareköküne karşılık pik

akımı değerleri grafiği ve tarama hızının logaritmasına karşılık pik akımının

logaritması grafiği çizilir. Logv-logip grafiğinin eğiminin 0,5 civarında olması akımın

difüzyon kontrollü olduğunu gösterir. Ayrıca ν1/2-ip grafiğinin korelasyon

katsayısının 1’e yakın olması yine akımın difüzyon kontrollü olduğunun diğer bir

göstergesidir. Logν-logip grafiğinin eğiminin 0,75-1 aralığında olması ve ν1/2-ip

grafiğinin korelasyon katsayısının 1’den uzaklaşması akımın adsorpsiyon kontrollü

olduğunu gösterir(Yılmaz, 2008).

1.2.3.3. Normal puls voltametrisi (NPV)

Normal puls voltametrisi yönteminde şiddeti giderek artan bir seri puls istenen

zaman aralıklarında çalışma elektrotuna uygulanmaktadır. Uygulanan pulsların

şiddetleri her seferinde lineer olarak arttırılırken elektrot, pulslar arasında analitin

reaksiyonuna neden olmayacak sabit bir gerilimde tutulmaktadır. Akım puls

uygulamasının sonuna doğru, yani yükleme akımının yaklaşık sıfır olduğu durumda

ölçülmektedir. Ölçülen akım değerleri gerilime karşı grafiğe geçirildiğinde,

sigmoidal şeklinde voltamogram elde edilmektedir (Perçin, 2008). Şekil 1.14’de

normal puls voltametri yönteminde elektroda uygulanan potansiyel programı ve elde

edilen akım-potansiyel eğrisi verilmiştir.

Voltametrinin duyarlığı artık akıma bağlı olduğundan duyarlılığı arttırmak için artık

akımın giderilmesi gerekir. Gerilimlerin puls şeklinde uygulanması artık akımın

giderilmesine dolayısıyla duyarlığın artmasına neden olur. Çalışma elektrotuna puls

şeklinde gerilim uygulandığında artık akımın kapasitif bileşeni neredeyse sıfır

gibidir. Böylece pulsun sonundaki artık akım, faradaik akımdan kaynaklanmakta ve

duyarlık 10-6 – 10-7 M düzeyine çıkmaktadır.

Şekil 1.14. Normal puls voltametrisinde (a) uyarma sinyali ve (b) elde edilen voltamogram

1.2.3.4. Diferansiyel puls voltametrisi

Diferansiyel puls teknikleri birçok sıvı ve dokulardaki elektroaktif türlerin iz

miktarlarının tayininde geniş olarak kullanılmaktadır. Puls tekniklerisabit veya

değişen DC (doğru akım) sinyali üzerine bir kare dalganın biniştirilmesi ile oluşan

bir uyarıcı sinyalin uygulandığı tekniklerdir. En yaygın olarak kullanılan puls tekniği

diferansiyel puls polarografisi veya voltametrisi olup, yavaşça yükselen bir DC

sinyali üzerine yükseklikleri sabit pulslarının biniştirilmesi ile oluşan uyarıcı sinyal

kullanılmaktadır. Akım, pulstan hemen önce ve pulsun sonuna doğru iki kere

ölçülerek bunların farkı, çıktı olarak kaydedilmektedir. Her bir analite ait pik

potansiyeli (Ep), yarı-dalga potansiyeline (E1/2) bağlı olarak,

Ep = E1/2 – ΔE / 2 (1.8)

Eşitliğinden hesaplanabilir. Burada; ΔE, puls genliğidir. Puls genliğinin ve

potansiyelin iyi seçilmesiyle duyarlılık artırılabilir. Birçok durumda 50 mV luk bir

potansiyel farkı ile pikleri birbirinden ayırt edilebilir. Tersinmez redoks sistemlerinde

daha düşük ve daha geniş akımlar (duyarlılık daha zayıf) elde edilmektedir.

Diferansiyel puls polarogramın bir üstünlüğü, yarı dalga potansiyelleri 0,04-0,05V

kadar farklı olan maddeler için bile pik maksimumları elde edilmesidir, oysa klasik

ve normal puls polarografisinde yarı dalga potansiyel farkı en az yaklaşık 0,2

Volmalıdır. Aksi takdirde dalgalarda iyi bir çözüm elde edilemez. Daha da önemlisi,

diferansiyel puls polarografisi, polarografik metodun duyarlığını artırır.

Normal puls voltametrisinde puls sonundaki artık akım az da olsa kapasitif akım

içerir. Kapasitif akımın artık akım içindeki payını azaltmak, duyarlığı arttırmak

amacıyla pulsun başlangıcında ve sonunda ölçülen akımların farkları alınmış ve

diferansiyel puls voltametrisi adında yeni bir teknik elde edilmiştir. Bu teknik normal

puls voltametrisinden daha duyar olup duyarlığı 10-7–10-8 M düzeyindedir.

Şekil 1.15. Diferansiyel puls polarografisi için uyarma sinyalleri

1.2.3.5. Kare dalga voltametri

Kare dalga voltametrisi(KDV), en çok kullanılan elektroanalitik yöntemlerden biri

olup, bu yöntemde çalışma elektrotuna simetrik kare dalgalar şeklinde potansiyel

uygulanır. Her bir kare dalga döngüsü boyunca, akım iki kez ölçülür. Bu iki akım

arasındaki fark, uygulanan potansiyelin bir fonksiyonu olarak grafiğe geçirildiğinde

kare dalga voltamogramı elde edilir.

Kare dalga voltmetrisi diferansiyel pulstan daha çok tercih edilen elektroanalitik bir

yöntemdir ve bu yöntemin en büyük üstünlüğü oldukça hızlı bir teknik olmasıdır.

Etkin tarama hızı, kare dalganın frekansı (f) ve basamak yüksekliği (ΔEs)

değiştirilerek belirlenir. Böylece, birkaç saniye içinde voltamogramlar

kaydedilebilmektedir. Bu, ortalama 2-3 dakikayı bulan diferansiyel

pulsvoltamogramının tamamlanması ile karşılaştırıldığında, kare dalga voltametrisi

analiz süresini oldukça kısaltmaktadır (Wang, 2001). Kare dalga voltametri

yönteminin diğer bir üstünlüğü ise, kare dalga yoluyla toplam akıma kapasitif

katkıların etkisinin en aza indirilmiş olmasıdır. Böylece, tarama hızı çarpıcı bir

şekilde arttırılabilir ve 1 V/s’lik tarama hızına kolaylıkla ulaşılabilir.

Kare dalga voltametride, net akım (ΔI) hem ileri hem de geri puls akımlarından daha

büyüktür. Bu nedenle voltametrik pik akımları genellikle daha kolay okunmaktadır.

Bu da, yöntemin doğruluğunu arttırmakta ve diferansiyel puls voltametriden daha

yüksek duyarlılığın elde edilmesini sağlamaktadır (Monk, 2001). Böylece,

1,0×10−8M’a yakın çok düşük gözlenebilme sınırlarına inilebilmektedir. Kare dalga

ve diferansiyel puls voltametri karşılaştırıldığında kare dalga akımlarının, benzer

diferansiyel puls cevaplarından tersinir ve tersinmez sistemler için sırasıyla 4,0 ve

3,3 kat daha yüksek olduğu söylenebilir (Borman vd., 1982).

Şekil 1.16. Kare dalga voltametrisinde uyarma sinyallerinin oluşumu

1.3. Antibiyotikler

Antibiyotikler; bakteri, mantar ve aminoasitler gibi canlı mikroorganizmalar

tarafından meydana getirilen veya sentezle hazırlanan, düşük yoğunlukta bile

bakterilerin gelişmesini etkileyen ya da onları öldüren maddelerdir. Bütün

bakterilerde yavaş gelişme, hızlı gelişme ve dinlenme dönemlerinden oluşan üç

çoğalma devresi vardır. Antibiyotikler bakterilerin hızlı ve yavaş gelişme

dönemlerinde etki gösterirler. Bu etkileşim ya bakterilerin öldürülmesi (bakterisid

etki) ya da bakterilerin gelişiminin ve üremesinin durdurulması (bakteriostatik etki)

şeklinde olur. Örneğin penisilinler, aminoglikozidler, sefalosporinler, vankomisin,

florokinolonlar ve basitrasin bakterisid etkiye; tetrasiklinler, makrolidler ve

sülfonamidler ise bakteriostatik etkiye sahiptirler (Schugerl, 2001).

1.3.1. Antibiyotiklerin sınıflandırılması

Antibiyotikleri çeşitli kıstaslara göre sınıflandırmak mümkündür. Antibiyotikler,

mikroorganizmalar üzerindeki etki derecelerine, etki mekanizmalarına, kimyasal

yapılarına ve farmakokinetik özelliklerine göre çeşitli şekillerde sınıflandırılabilirler.

Vücut sıvılarında oluşturdukları konsantrasyonlarda, mikroorganizmalar üzerindeki

etki derecelerine göre de bakteriyostatikler ve bakterisidler olmak üzere iki şekilde

sınıflandırılırlar (Koç-Türkoğlu, 2008).

Bakteriyostatikler: Bunlar bakteri hücrelerinin gelişmesini veya üremesini önlerler.

Gelişmesi ve üremesi duran bakteriler, vücudun savunma mekanizmaları tarafından

kolaylıkla yok edilirler. Bakteriyostatik etki gücünün göstergesi “Minimum İnhibitör

Konsantrasyonu = MİK” dur.

� Makrolitler

� Tetrasiklinler

� Sülfonamidler

� Amfenikoller

� Linkozamidler

� Metronidazol

� Mikonazol

Bakterisidler: Bunlar bakteri hücresini dolaysız olarak yok ederler. Bakterisid etki

gücünün göstergesi “Minimum Bakterisid Konsantrasyon = MBK” dur (Akkan,

1997).

� Beta-Laktamlar

� Penisilinler

� Sefalosporinler

� Monobaktamlar

� Karbapenemler

� Beta-laktamaz İnhibitörleri:

� Tazobaktam

� Sulbaktam

� Klavulanik Asid

� Polipeptidler

� Florokinolonlar

� Vankomisin

� Rifamisin

� Teikoplanin

1.3.2. Beta laktam antibiyotikler

Beta laktam grubu antibiyotikler, günümüzde en yaygın kullanılan ve "betalaktam"

halkası olarak adlandırılan ortak kimyasal molekülleri ile diğer antibiyotiklerdenayırt

edilen antibiyotik grubudur. İlk olarak 1928 yılında besiyerine tesadüfen düşen

Penicillium notatum türü mantarın çevresinde stafilokok türü bakterilerin

üreyememesi nedeniyle dikkat çekmiştir. Yapılan çalışmalar sonucu 1949 yılında

penisilin G geliştirilerek klinik kullanıma sunulmuştur. Sonraki yıllarda geliştirilen

yeni beta-laktam grubu antibiyotiklerin tümü, ortak molekül olan beta laktam

halkasına bağlı aminoasitler üzerinde yapılan çeşitli modifikasyonlar sonucunda

şekillendirilmiştir (Öncül, 2002). β-laktam halkası; biri azot, üçü karbon olan 4 üyeli

doymuş heterosiklik bir halkadır (Şekil 1.17).

Şekil 1.17. Beta laktam halkası

1.3.2.1. Beta laktam antibiyotiklerin etki mekanizması

Beta-laktam antibiyotikler bakterilerin peptidoglikan tabakasının sentezini bozarak

etki ederler. Bakterileri hücre duvarında yer alan peptidoglikan (mürein) tabakası

mikroorganizmanın yapısını ve bütünlüğünü sağlar. Bu tabaka çapraz bağlanan kısa

peptid zincirleri ile sağlamlaşır. Bu çapraz bağlantı, N-asetil muramik asitinyapısında

yer alan D-alanin D–alanin moleküllerinin transpeptidasyon reaksiyonu

ilebirleşmeleri sonucu oluşur. Transpeptidaz reaksiyonu oluşturan enzimlere

penisilin bağlayan proteinlere “PBP” adı verilir. Beta-laktam antibiyotiklerin temel

hedefi işte bu penisilin bağlayıcı proteinlerdir.

Şekil 1.18. Bakteri hücre duvarındaki proteini oluşturan zincirsel yapılar ve aminoasit bağlantıları

Beta-laktam antibiyotiklerin yapısı ve uzaydaki konfigürasyonları D-alanin D-alanin

molekülüne çok benzemektedir. Bu benzerlik beta-laktam antibiyotiklerin PBP ile

reaksiyona girmelerini ve D-alanin D-alanin molekülünün yerini alarak

transpeptidasyonu engellemelerini sağlar (Gür, 2002). Hücre duvar yapısı bozulan

bakteride ozmotik direnç kaybı ve ölüm meydana gelmektedir (Sarı, 2005). Beta

laktam antibiyotiklerin hedeflerine bağlanmaları ve etkinlik göstermeleri için GN

bakterilerde porin (Outer Membran Protein, OMP) adı verilen içi su dolu protein

kanalcıklarından geçmeleri, sitoplazmik membranla dış membran arasındaki

periplazmik boşlukta yer alan beta-laktamazlardan etkilenmemeleri gerekmektedir

(Kfoury, 2003). Gram (+) bakterilerde dış membran tabakası bulunmayıp,

sitoplazmik kalın bir peptidoglikan tabakası uzanmaktadır. Beta-laktamazlar bu

tabakaya yapışık veya bakteri hücresi etrafında serbest olarak yer almaktadır (Opal

ve Medeiros, 2005).

1.3.3. Sefalosporinler

1.3.3.1. Sefalosporinlerin yapısı

Sefalosporinlerde penisilinlerinkine benzer, iki halka sisteminden oluşan bir çekirdek

yapı vardır. Beta-laktam halkası yanında penisilindeki 5 üyeli tiazolidin halkası

yerine sefalosporinlerde 6 üyeli bir dihidrotiazin halkası bulunur (Şekil 1.19).

Dihidrotiazin halkasında fazladan bulunan karbon atomu 3. pozisyonda da yeni

yandalların ilavesi ile daha değişik ve çok sayıda sefalosporinler elde edilmesine

olanak sağlamıştır (Sarı, 2005).

Şekil 1.19. Sefalosporinlerin yapısı

Sefalosporin çekirdeğinde yan zincir-2 daha çok beta laktamazlara stabiliteyi etkiler.

Buraya eklenen açil yan dalında yapılan diğer değişiklikler antibakteriyel aktivite ve

farmakolojik özelliklerde değişimlere neden olur. Yan zicir-1 de yapılan değişiklikler

ise antibakteriyel aktiviteden çok farmakolojik özellikleri etkiler (Willet, 1984).

1.3.3.2. Sefalosporinlerin etki mekanizmaları

Sefalosporinler, diğer bütün β-laktam antibiyotikler gibi bakteri hücre duvarı

yapımını bozarak etki göstermektedir. Tüm beta-laktam antibiyotiklerin hedefi hücre

duvar sentezinin transpeptidasyon evresinde rol alan penisilin bağlayan proteinleri

(PBP) inhibe etmektir. Gram (-) bakterilerde içi su dolu porinleri geçerek, gram (+)

bakterilerde ise direkt olarak bu hedefe bağlanırlar. Transpeptidasyonaşamasının

gerçekleşmemesi sonucu bakteri duvar tam olarak sentezlenemez ve iç basınçtan

dolayı bakteri lizisine uğrar (Şekil 1.20). Sefalosporinler bakterisidal ajanlardır

(Montesissa vd.,2003).

Şekil 1.20. Gram (+) ve gram (-) bakterilerde sefalosporinlerin etki mekanizması

1.3.3.3. Sefalosporinlerin sınıflandırılması

Sefalosporinler, antimikrobiyal etki spektrumlarına göre dört ana grupta veya

kuşakta sınıflandırılabilir (Şekil 1.21). Genel bir kural olarak birinci kuşak bileşikler

gram (+) organizmalara karşı daha iyi aktiviteye sahipken, diğer bileşikler gram (-)

aerobik organizmalara karşı daha iyileştirilmiş aktiviteye sahiptir.

Şekil 1.21. Sefalosporinlerin sınıflandırılması

1. kuşak sefalosporinler: Gram (+) bakterilere en etkili sefalosporin grubudur.

Gram (-) etkinlikleri E.coli, Proteus mirabilis ve K.pneumoniae gibi bakterilerle

kısıtlıdır. Bu özellikler göz önüne alındığında, yumuşak doku infeksiyonları gibi

stafilokoksik infeksiyonlarda ilk seçilecek ilaçlar arasındadır. Ayrıca, idrar yolu

infeksiyonları ve safra yolu infeksiyonlarında da kullanılabilirler. Sefazolin, cerrahi

profilaksinin seçkin ilacıdır.

2. kuşak sefalosporinler: İkinci kuşak sefalosporinler birinci kuşaklara yakın veya

eşit bir gram (+) etkinliğe sahiptir. Bunun yanında gram (-) etkinlikleri biraz daha

fazladır. Asıl çarpıcı özellikleri H.influenzae, S.pneumoniae ve M. catarrhalis gibi

solunum yolu patojenlerine olan çok iyi etkinlikleridir. Etki alanları göz önüne

alındığında başlıca kullanım alanları solunum sistemi infeksiyonlarıdır. Akut

tonsillofarenjitler, akut otits media ve akut sinüzit gibi üst solunum yolu

infeksiyonları,pnömoni vekoah alevlenmeleri gibi alt solunum yolu infeksiyonlarının

tedavisinde ilk tercih edilen ilaçlar arasında yer alırlar. Ayrıca, komplike olmayan

üriner sistem infeksiyonları, deri ve yumuşak doku infeksiyonlarında da oldukça iyi

etkinlik gösterirler.

3. kuşak sefalosporinler: Bu grup sefalosporinlerin en etkili olduğu bakteriler gram

(-) çomaklardır. Ayrıca, P aeruginosa’ya sadece seftazidim etkili olup diğerlerinin

etkinlikleri yoktur. Gram (+) bakterilere karşı etkinlikleri 1. kuşaklara oranla oldukça

azdır. Sefotaksim gram (+) etkinliği en iyi olan 3. kuşak sefalosporindir. En az etkili

olan ise seftazidimdir. Hiçbirinin iyi bir anti-anaerop etkinliği yoktur. 3. kuşak

sefalosporinler gram (-) sepsis gibi ciddi infeksiyonlarda, gram (-) bakterilerle oluşan

hastane kökenli infeksiyonlarda (nozokomiyal pnömoni, nosokomiyal üriner sistem

infeksiyonu gibi) genellikle aminoglikozitlerle kombine olarak, beyin-omurilik

sıvısına iyi geçtiklerinden ve başlıca menenjit etkenlerinin tümüne etkili

olduklarından akut bakteriyel menenjitlerde (gram (-) basil menenjitleri dahil)

kullanılırlar.

4. kuşak sefaloporinler: Bu grupta sefepim bulunmaktadır. Sefepimin gram (-)

bakterilere etkinliği mükemmeldir. 3. kuşaklardan farklı olarak Enterobactertürlerine

etkinliği de çok iyidir. Sefepimin P.aeruginosa’ya etkinliği en az seftazidim

kadardır. 3. kuşaklardan bir diğer farklı yönlü gram (+) bakterilere onlardan daha

etkili olmalarıdır. Yani 4. kuşak sefalosporinler, daha geniş ve dengeli bir etki

alanına sahiptirler. Ancak, antianaerop etkinlikleri iyi değildir. Sadece parenteral

kullanılır. Kullanım alanları 3.kuşak sefalosporinler gibidir.

1.3.3.4. Sefoperazon

Sefoperazon, sefalosporinlerin 3. kuşaktan yeni bir semisentetik antibiyotiktir.

Paranteral uygulamada sodyum tuzu olarak kullanılır (Kim, 1981). Aerobik ve

anaerobik gram (-) ve gram (+) bakterilere etkilidir. Etkisi, bakteri hücre duvar

sentezini inhibe etme şeklindedir. Nefrotoksik değildir ve eliminasyonu büyük

ölçüde böbrek dışı yoldan gerçekleştiği için böbrek yetersizliği olan hastalarda doz

indirimine gerek göstermez ( Bailey vd., 1981).

Şekil 1.22. Sefolasporinlerin yapısı

Sefoperazon, diğer sefalosporinlerden farklı olarak verilen dozun %70’i karaciğerden

safra ile atılır, enterokepatik siklusa girer. Yarılanma ömrü diğer sefalosporinlerden

daha uzundur. Böbrek yetmezliğinde dozun ayarlanması gerekmez. Kaynağı belli

olmayan sepsisler, obstrüktif safra yolu enfeksiyonları, Pseudomonasca bağlı

pnömonilerde 12 saatte bir intramüsküler (kas içine) veya intravenöz (damar içine)

yoldan alınır.

1.3.3.5. Sefadroksil

Sefadroksil geniş spektrumlu, bakterisit etkili ve yarı-sentetik bir antibiyotiktir.

Sefadroksil, gram (+) ve gram (-) çoğu mikroorganizmaya karşı bakterisid etki

gösteren bir antibiyotiktir. Sefadroksile duyarlı olan gram (+) mikroorganizmalar ise

şunlardır: Penisilinaz üreten ve üretmeyen stafilokoklar, beta-hemolitik

streptokoklar, Streptococcus pneumoniae (diplokoklar), Streptococcus pyogenes.

Sefadroksile duyarlı olan gram (-) mikroorganizmalar şunlardır: Escherichia coli,

Klebsiella pneumoniae, Proteus mirabilis, Haemophilus influenzae, Salmonella ve

Shigella'nın bazı türleridir.

Şekil 1.23. Sefadroksilin yapısı

Sefadroksil mide asitlerine dayanıklı bir antibiyotik olduğundan, oral yoldan

alındıktan sonra kolayca emilerek, 1 saat içinde kanda en yüksek antibiyotik

düzeylerine ulaşır. Kandaki antibiyotik 12 saat süreyle ölçülebilir düzeylerde kalır.

Serum yarılanma süresi 1,4 saattir. Ortalama %20 oranında gevşek olarak serum

proteinlerine bağlanır. Bileşiğin değişikliğe uğramamış bölümü, 24 saat boyunca

yavaş ve sürekli bir biçimde idrarla dışarı atılır. İlk dozun alınmasından sonra 12-18

saat boyunca idrardaki antibiyotik konsantrasyonları, idrar yollarındaki bütün

patojenler için minimum inhibisyon konsantrasyonunun (MIC) üzerinde bulunur.

1.4. Biyosensörler

Biyosensörler; biyoloji, kimya, biyokimya, mühendislik gibi pek çok bilim alanının

bilgi birikiminden yararlanılarak biyolojik moleküllerin veya sistemlerin seçicilik

özellikleri ile modern elektronik tekniklerin işlem yeteneğinin birleştirilmesi sonucu

geliştirilen biyoanalitik cihazlar olarak tanımlanabilir (Spichiger-Keller, 1998).

Biyosensör teknolojisinin tarihsel geçmişine bakıldığında bu alandaki ilk

çalışmaların enzim sensörleriyle başladığı görülmektedir. Biyosensörlerin tarihi,

1950’li yılların ortalarında L.C. Clark’ın Cincinnati Hastanesinde ameliyat sırasında

kanın O2 miktarını bir elektrot ile izlemesiyle başlar. 1962 yılında Clark ve Lyons ile

1967’de Updike ve Hick tarafından yayınlanan glukoz tayinine yönelik glukoz

oksidaz enzim elektrotları bu konudaki ilk örnekleri oluşturmuştur (Clark ve Lyons,

1962). Böylece Clark ve Lyons, glukoz oksidaz enzimini O2 elektrotu ile birleştirerek

kanın glukoz düzeyini ölçmeyi başarmışlardır. Bu sistem bir yandan biyolojik

sistemin yüksek spesifikligini (enzim) diğer taraftan ise fiziksel sistemin (elektrot)

tayin duyarlığını birleştirmiş ve geniş bir uygulama alanı bulmuştur.

1.4.1. Biyosensörlerin yapısı ve fonksiyonu

Biyosensörler biyokomponentler (reseptör) ile fiziksel komponentlerden (transduser)

oluşurlar. Biyosensörler, genel olarak analizlenecek madde ile seçimli bir şekilde

etkileşime giren biyoaktif bir bileşenin, bu etkileşim sonucu ortaya çıkan sinyali

ileten bir iletici sistemle birleştirilmesi ve bunların bir ölçüm sistemiyle

kombinasyonuyla oluşturulurlar. Biyosensörlerde biyoaktif bileşenin tayin edilecek

madde ile etkileştiğinde oluşan sinyalin iletim ve ölçümünde, genel olarak

elektrokimyasal, optik, piezoelektrik ve kalorimetrik esaslı sistemler kullanılır. Şekil

1.24’de bir biyosensörün çalışma prensibi şematize edilmiştir.

Şekil 1.24. Biyosensörlerin yapısı ve çalışma prensibi

� Algılama kısmı (Biyomolekül)

Ana elamanların en önemlisi analite karşı son derece seçimli ve tersinir etkileşmeye

sahip biyoajanlardır. Biyoajanlar, biyoafinite ve biyokatalitik olmak üzere iki grupta

toplanabilir. Biyoafinite ajanları (örneğin antikorlar) analitlerle kompleks oluşturarak

analitin moleküler tanımlanmasında kullanılırlar. Bu kompleks oluşumu tabaka

kalınlığı, kırılma indisi ve elektriksel yük gibi fizikokimyasal parametrelerin

değişimine neden olur. Biyokatalitik ajanlar ise analitin molekül yapısında değişime

neden olur ve bu dönüşüm sonucunda ortamda artan veya azalan madde miktarı takip

edilerek değerlendirilir. Biyokatalitik ajan olarak enzimler, mikroorganizmalar,

organlar, tüm hücreler, bitki veya hayvansal doku parçaları kullanılmaktadır

(Piletsky ve Turner 2002).

� Çevirici kısım (Transduserler)

Biyosensörün ikinci önemli elamanı çevirici kısmıdır. Çeviriciler biyoajan-analit

etkileşimi sonucu oluşan fizikokimyasal sinyallerin elektrik sinyallerine

dönüştürüldüğü biyosensör elemanlıdır. Biyokimyasal reaksiyona göre çeviriciler

seçilir. Elektrotlar amperometrik ve potansiyometrik ölçümlerde kullanılır ve burada

hedef; analitdir (O2- elektrodunda çözünmüş O2, pH elektrotunda H⁺ iyonu gibi).

Optik sensörlerde hedef; ışık, piezoelektrik sensörlerde ise kristalin salınım

rezonansının kütle yüklenimi sebebiyle değişmesidir (Piletsky ve Turner 2002).

� Elektronik kısım

Çevirici kısmın elektrik sinyali üretmesi için gerekli osilatör, fark devresi, işlemsel

yükselteç devresi, besleme devresi, anolog-digital dönüştürücü vb. elektronik

kısımdan oluşmaktadır.

1.4.2. Biyosensörlerde kullanılan biyoaktif yapılar

Analizlenecek madde-biyoaktif bileşen ilişkisine göre biyosensörler aşağıdaki gibi

sınıflandırılabilirler (Spichiger-Keller,1998);

� Biyoaffinite Esaslı Biyosensörler; örneğin; iletici sistem üzerinde antikor

immobilizasyonuyla antijenlerin tayini (a),

� Biyokatalitik Esaslı Biyosensörler; örneğin, iletici sistem üzerinde enzim

immobilizasyonuyla enzimin substratı, inhibitörü, aktivatörü veya koenzimi olan

çeşitli kimyasal maddelerin tayini (b),

� İmmobilize Hücre Esaslı Biyosensörler; örneğin, iletici sistem üzerinde

hücrelerin immobilizasyonuyla o hücreler tarafından metabolize edilen çeşitli

maddelerin tayini (c),

� Transmembran Esaslı Biyosensörler; örneğin, çeşitli moleküllere spesifik

reseptör veya farklı membran proteinlerini içeren hücre membranlarının iletici

sistem üzerinde immobilizasyonuyla söz konusu moleküllerin seçimli bir şekilde

tayinleri (d).

Şekil 1.25. Analizlenecek madde-biyoaktif bilesen ilişkisine göre; a) Biyoafinite

esaslı biyosensorler, b) Biyokatalitik esaslı biyosensörler, c) İmmobilize hücre esaslı biyosensorler, d) Transmembran esaslı biyosensörler

1.4.3. Biyosensörlerde biyoaktif bileşen immobilizasyon yöntemleri

Enzimlerin çeşit ve sayısının fazla olması, çok farklı kullanım alanı ve amaçlarına

sahip olmaları biyoaktif bileşen olarak enzim esaslı biyosensörlerin yaygın olarak

kullanılmalarına neden olmuştur. Enzimlerin endüstriyel alanda kullanımını

arttırmak için, özellikle son otuz yılda enzim immobilizasyonu üzerine araştırmalar

yoğunlaşmıştır. Bu alanda yapılan yayınların sayısı da yıldan yıla artmaktadır

(Schugerl, 2001). Kelime anlamı olarak “immobilizasyon”, hareketi sınırlandırma

demektir. İmmobilize edilmiş enzimlerin de gerçekten hareketleri sınırlandırılmış

olmaktadır. Enzimler, suda çözünmeyen bir taşıyıcıya fiziksel veya kimyasal olarak

bağlanarak immobilize edilebilirler. Suda çözünmeyen ürün veren bir

kopolimerizasyon reaksiyonuna enzim molekülünün monomer olarak katılması ve

suda çözünmeyen bir matriks veya mikro kapsüllerde tutuklanmasıyla

immobilizasyon gerçekleştirilir. İmmobilize enzimlerin doğal (serbest) enzimlere

göre üstünlükleri aşağıdaki gibi sıralanabilir (Fagain, 2003);

� Reaksiyon sonunda ortamdan kolayca uzaklaştırılabilir (süzme, santrifujleme vb.)

ve ürünlerin enzim tarafından kirletilmesi gibi bir problem oluşturmaz.

� Çevre koşullarına (pH, sıcaklık vb.) karşı daha dayanıklıdır.

� Birçok kez ve uzun süre kullanılabilir.

� Sürekli işlemlere uygulanabilir.

� Doğal enzime kıyasla daha kararlıdır.

� Ürün oluşumu kontrol altında tutulabilir.

� Birbirini izleyen çok adımlı reaksiyonlar için uygundur.

� Bazı durumlarda serbest enzimden daha yüksek bir aktivite gösterebilir.

� Enzimin kendi kendini parçalaması (autolysis, self-digestion) olasılığı azalır.

Bir biyosensör, farklı özellikteki iki elemanın (iletici sistem (sensör) ve biyoaktif

bileşen) birleştirilmesiyle ile oluşturulur. Uygun biyoaktif materyal ve sensör

seçildikten sonra bunların birbirine bağlanması, aşılması gereken en önemli

sorundur. Bu bağlama işlemi biyosensörlerin immobilizasyonu olarak

tanımlanmaktadır. Bağlama işleminde çok değişik yöntemler kullanılabilir. Hangi

immobilizasyon yönteminin kullanılacağı seçilen sensöre, biyoaktif bileşenin

kimyasal yapısına ve fiziksel durumuna göre belirlenir. Enzimler protein yapısında

bileşikler oldukları için enzimlere uygulanan tüm immobilizasyon yöntemleri protein

yapısındaki diğer biyoaktif bileşenlere de uygulanabilir. Hayvan ve bitki

dokularımembran yapısında olduklarından farklı immobilizasyon yöntemleri

uygulamak gerekir (Merkoci vd., 1999.,Reddy ve Vadgama, 2002).

1.4.3.1. Kovalent bağlanma

Kovalent bağlı enzim sistemleri ile ilgili ilk çalışmalar Gruphofer ve Schleith

tarafından 1953 yılında diazoaktiflenmiş poliamino stirene; α-amilaz, pepsin ve

ribonükleazın immobilizasyonu ile başlamıştır. Kovalent bağlanma genellikle

enzimin yapısının ve fonksiyonel gruplarının bilindiği durumlarda kullanılır

(Dumitriv ve Papu,1988.,Reddy ve Vadgama, 2002).

Kovalent bağlama ile immobilizasyon, destek yüzeylerde uygun bir yöntemle etkin

bölgeler oluşturarak enzim molekülleri ile destek yüzeyler arasında kovalent bağ

oluşturur. Kovalent bağlanma yönteminin en büyük avantajı, bağların çok kuvvetli

olması böylece her türlü akış ortamında kullanılabilirliğidir. Enzim destek materyali

üzerinde yer aldığından substrat ile teması kolaydır. Ayrıca enzim molekülü ve

destek materyali birlikte genellikle ısıl kararlılık gösterirler. Yöntemin dezavantajı,

destek materyali ile enzim arasındaki sıkı etkileşim enzimin doğal konformasyonunu

bozabilmesidir (Dumitriv ve Papu, 1988., Reddy ve Vadgama, 2002).

1.4.3.2. Tutuklama

Tutuklama, biyoreseptörün bir membran veya tabaka içerisinde hapsedilmesidir.

Enzimler makromoleküler yapılı proteinler olup polimer jel tabakalarda ve daha basit

olarak diyaliz membranlarında tutuklanabilirler. Bu yöntem enzimler yanında

organeller, hücreler ve antikorlar için de uygulanabilir. Elektrokimyasal

polimerleşme diğer bir tutuklama yöntemidir (Telefoncu, 1997).

Şekil 1.26. Enzim molekülünün jel içinde veya polimer matrikste tutuklanması

1.4.3.3. Çapraz bağlama

Bu yöntem biyosensör hazırlanmasında daha çok tutuklama ve kovalent bağlama

yöntemlerinin kombinasyonu şeklinde uygulanır. Çapraz bağlayıcı reaktif olarak

gluteraldehit, heksametilen diizosiyanat, diflorodinitrobenzen, bismaleimidoheksan,

disüksinilsuberat sık kullanılır. İki fonksiyonlu reaktifler enzimler yanında

organeller, hücreler ve antijenlerin immobilizasyonunda da uygulanır (Telefoncu,

1997).

Şekil 1.27. Enzim molekülünün film veya tabakaya çapraz bağlanması

1.4.3.4. Adsorpsiyon

Bu yöntemde biyobileşenin film veya tabakaya adsorbe olması sağlanır.

Biyobileşenlerin kimyasal yapısı ve fiziksel durumuna göre immobilizasyon yöntemi

belirlenir. Enzimler için uygulanan tüm immobilizasyon yöntemleri protein

yapısındaki diğer biyoreseptörler için de uygulanabilir. Örneğin; hayvan ve bitki

dokuları zar yapısında olduklarından farklı immobilizasyon yöntemleri uygulamak

gerekir (Telefoncu, 1997).

Şekil 1.28. Enzim molekülünün elektrot yüzeyinde adsorpsiyonu

1.4.4. İletim ve ölçüm sistemlerine göre biyosensörlerin sınıflandırılması

Biyosensörlerin sınıflandırılması başta biyoaktif bileşenlere ve tayin yöntemlerine

göre olmak üzere birçok şekilde yapılmaktadır. Biyosensörler de, biyoaktif bileşenin

tayin edilecek madde ile etkileşmesiyle oluşan sinyalin belirlenme ilkesine göre

Tablo 1’de belirtildiği şekilde sınıflandırılmaktadır.

Tablo 1.1. Biyosensörlerin biyoaktif bileşenlere göre sınıflandırılması

Elektrokimyasal Esaslı Optik Esaslı

Amperometri Esaslı Sensörler Fotometri Esaslı Optik Lifler

Potansiyometri Esaslı Sensörler Fluorometri Esaslı Optik Lifler

Yarı İletken Esaslı Transistörler Biyolüminesans Esaslı Optik Lifler

Kalorimetrik Esaslı Piezoelektrik Esaslı

Termistörler Piezoelektrik Kristaller

Kuru Reaktif Kimyası Esaslı

1.4.4.1. Elektrokimyasal esaslı biyosensörler

1.4.4.1.1. Amperometri esaslı biyosensörler

Amperometri genel anlamda belli bir potansiyeldeki akım şiddetinin ölçümünü esas

alır. Söz konusu akım yoğunluğu, çalışma elektrotunta yükseltgenen ya da

indirgenen elektro aktif türlerin konsantrasyonunun bir fonksiyonu olarak tanımlanır.

İkinci elektrot, referans elektrot olarak iş görür. Kalibrasyondan sonra akım

yoğunluklarından ilgili türlerin konsantrasyonlarının belirlenmesinde yararlanılır

(Şekil 1.29).

Şekil 1.29. Amperometrik esaslı bir biyosensörun şematik gösterimi

İletici sistem olarak bir amperometrik sensörün kullanılması durumunda

potansiyometrik sensörlerden en büyük fark, ürünlerden sinyal oluşturan türün

elektrot yüzeyinde tüketilmesidir. Oksijen tüketimine ilişkin reaksiyonlar aşağıda

verilmiştir.

Katodik reaksiyon;

O2 + 2H2O + 2e- → H2O2 + 2HO-

H2O2 + 2e- → 2HO-

Anodik reaksiyon;

Ag- + Cl- → AgCl + e-

Toplam reaksiyon;

4Ag + O2 + 2H2O + 4Cl-→ 4AgCl + 4HO-

A: Çalışma Elektrotu (Pt) B: Referans Elektrot (Ag/AgCl) C: Elektrolit Çözelti (KCl) D: İç gaz geçirgen membran (teflon) E: İmmobilize enzimi içeren biyoaktif tabaka F: Dış koruyucu membran (selüloz asetat v.b.) G: O-ring

Amperometri esaslı ve biyoaktif bileşen olarak enzimlerin kullanıldığı bazı

biyosensörlere ilişkin örnekler aşağıda verilmiştir (Telefoncu, 1997; Christie vd.,

1992).

Glukoz Oksidaz

Glukoz + O2 + H2O �� Glukonik asit + H2O2

Laktat Oksidaz

L-Laltat + O2 �� Piruvat + H2O2

İnvertaz

Sakkaroz + H2O�� α-D-Glukoz + D-Fruktoz

1.4.4.1.2. Potansiyometri esaslı biyosensörler

Potansiyometri bilindiği gibi en genel anlamda bir çalışma ve referans elektrot

arasındaki potansiyel farkının ölçümünü esas alır. Elektrot potansiyelinin

belirlenmesi doğrudan analit konsantrasyonunu tanımlar. Potansiyometrik

biyosensörlerde kullanılan temel sensörler; pH ya da tek değerlikli iyonlara duyar

“cam elektrotlar, anyon ya da katyonlara duyarlı iyon seçimli elektrotlar ve

karbondioksit ya da amonyağa yönelik gaz duyar“ elektrotlardır. Şeki1.30’de genel

olarak potansiyometrik esaslı bir biyosensör şematize edilmiştir.

Şekil 1.30. Potansiyometri esaslı biyosensörler

Potansiyometri esaslı ve biyoaktif bileşen olarak enzimlerin kullanıldığı

biyosensörlere ilişkin örnek aşağıda verilmiştir (Elmosallamy, 2006).

A: Elektrot dış ceketi B: İç doldurma çözeltisi C: Cam pH elektrot D: O-ring E: İmmobilize enzimi içeren biyoaktif tabaka F: Dış koruyucu membran

Penisilinaz

Penisilin ��Penisiloat + H+

(pH duyarlı biyosensör)

1.4.4.1.3. Yarı iletken esaslı biyosensörler

Temel sensör olarak metal oksit yarı iletken alan etki transistörlerini (MOSFET) ya

da iyon duyarlı alan etki transistörlerini (ISFET) esas alan bu tür enzim sensörleri,

enzim ile alan etki transistorlerinin birleştirilmesini ifade edecek Şekil 1.31’da enzim

alan etki transistorleri (ENFET) olarak adlandırılırlar. MOSFET’lerin, gazların

ölçümüne uygun hale getirilmesiyle oluşan gaz duyar sensörler de (GASFET)

adsorblanan gaz moleküllerinin disosiyasyonu ve oluşan yükün oksit tabakasına

transferi temel ilkeyi oluşturur. Bu durum tabakanın dielektrik sabitini değiştirir ve

geçen akımda bir değişime yol açarak ölçüme imkân verir (Eggins,1996.)

Şekil 1.31. Enzim alan etki transistörü

1.4.5. İdeal bir biyosensörün sahip olması gereken özellikler

Elektrokimyasal, optik veya diğer biyosensör türlerini en uygun bir şekilde

tasarlayabilmek için ölçüm sisteminin sahip olması gereken bazı temel fiziksel

özelliklerin olması gerekmektedir. İdeal bir biyosensörün sahip olması gereken bazı

önemli karakteristik ve özellikler şöyle sıralanabilir (Buerk, 1993).

Seçicilik: İdeal bir biyosensörde en önemli parametrelerden birisi olan seçicilik

özelliğidir. Bu da biyosensörlerdeki biyomolekül kısmı ile ilgili bir durumdur. Bir

A: Referans eletrot B: Koruyucu tabaka C: İmmobilize enzin tabakası D: İyon seçimli membran

biyosensörün seçimliliği üzerinde başlıca, sensörle girişimler,

biyokatalizörlegirişimler ve pH etkili olmaktadır. Sensör de meydana gelebilecek

girişimleriengellemenin en iyi yolu örnekteki diğer maddelere cevap vermeyen ve

yalnızcailgilenilen biyokatalitik tepkimeyi izleyebilecek bir sensör kullanmaktır.

Örneğin; kandaüre tayinine yönelik bir biyosensör de temel sensör olarak NH4+‘a

duyarlı bir iyonseçimli elektrotun kullanılması ortamda bulunan Na+ve K+

iyonlarının girişimineneden olur. Buna karşılık temel sensör olarak NH3’e duyarlı bir

sensör kullanılması buistenmeyen durumu ortadan kaldırır (Dinçkaya vd., 1994).

Biyomolekülün spesifik olması girişim yapabilecek türleri içeren karmaşık içerikli

ölçüm ortamlarında ön işlem yapılmaksızın analize imkan verir.

Kararlılık: Kararlılık kullanılan biyolojik materyalin fiziksel dayanıklılığına

bağlıdır. Biyolojik molekülün kararlı olması ise çok sayıda analize imkan vereceği

için biyosensörün ekonomik olmasına zemin hazırlar. Ayrıca biyosensörün pH, ısı,

nem, ortam O2konsantrasyonu gibi fiziksel parametrelerden olabildiğince az

etkilenmesi istenir. Bu özellik fiziksel koşulların değişebildiği laboratuvar dışı koşul

ve ortamlarda dagüvenilir analizlerin yapılabilmesine imkân verir.

Duyarlılık: Biyosensöre immobilize edilmiş biyolojik materyalin yalnız belirli

maddelere karşı duyarlı olması, ideal biyosensörlerin özelliklerindendir. Duyarlılık,

biyolojik sistemlerden gelen unsurlar kullanıldığı için genelde çoğu klasik

yöntemden daha iyidir.

Tekrarlanabilirlik: İdeal bir biyosensör için, biyosensör cevaplarının doğru ve

tekrarlanabilir olması büyük önem taşır. Tekrarlanabilirlik ne kadar iyi olursa,

biyosensörün uygulamalarının o denli iyi olduğundan söz edilebilir.

Kullanım ömrü: Biyosensörün kullanım ömrünü kısıtlayan en önemli faktör,

biyolojik çeviricinin aktivitesindeki azalmadır. Bir biyosensörde kullanılan biyolojik

elementler çoğu zaman sistemin en az kararlı olan bileşeni olmaktadır. Bir

biyosensörün önemli bir özelliği normal işlem koşulları altında

hassasiyetinikoruyabildiği kadar uzun bir kullanım ömrüne sahip olmasıdır. Bu

kullanım ömrü, yapılan toplam ölçüm sayısına veya ölçülen analitin derişiminin

büyüklüğüne bağlı olabilir. Daha yüksek derişimler hassasiyetin daha hızlı bir

şekilde düşmesine neden olabilir. Ayrıca analit derişimine bağlı olmaksızın analiz

ortamında aktivasyonu engelleyecek diğer kimyasal türler bulunabilir. Bir diğer

önemli özellik ise biyosensörün saklanması ve kullanılması arasında geçen zamanın

uzunluğudur. Biyosensörün bir buzdolabı ortamında muhafaza edilmesi gerektiği

gibi biyolojik bileşenin biyoaktivitesini koruyabilmesi için özel bir kimyasal ortamda

saklanması da gerekebilmektedir.

Basitlik ve ucuzluk: Tasarımı basit ve ucuz, kullanımı rahat biyosensörler ideal

biyosensörlerdir. Bu nedenle ilk biyosensörlerdeki karmaşık ve de pahalı olan

yapılar, daha sonra basitleştirilmiş ve mümkün olduğunca da ucuzlaştırılmıştır.

Ayrıca ölçüm ünitesinin ucuz ve taşınabilir olması değişik alanlarda yaygın

kullanımına imkân verir.

Kalibrasyon gereksinmesi: İdeal bir biyosensör, bilinen derişimlerdeki analiti

içeren standart çözeltiler yardımıyla kolayca kalibre edilebilmelidir. Kalibrasyon

eğrileri hassasiyeti belirlemek için çok sayıda veriye ihtiyaç duymamalıdır. İstenilen

aralığın dışında kalan güvenilir olmayan ekstrapolasyonlardan kaçınmak için

kalibrasyonda elde edilecek veri aralığı, ölçüm yapılacak değerleri içermelidir. İdeal

olarak, artarda yapılacak ölçümler için biyosensör hassasiyetinin belirlenmesinde bir

kez kalibrasyon yapılması yeterli olmalıdır. Bununla beraber, uygulamada zamanla

hassasiyette meydana gelebilecek değişimleri belirlemek amacıyla düzenli aralıklarla

kalibrasyon yapmak gerekebilmektedir.

Yeterli düzeyde tayin sınırı: Tasarlanan bir biyosensörün tayin sınırının belirli bir

konsantrasyon değerinin altında olması gerekmektedir. Belirtilen bu sınır elektrot

yüzeyinin büyüklüğü, biyolojik materyalin tayin edilecek maddeye afinitesi,

immobilize edilen madde miktarı gibi faktörlerden etkilenir. İdeal olarak, bir

biyosensör tarafından tayin edilebilen en düşük analit derişimi sadece ölçüm için

kullanılan elektronik cihazın çözünürlüğü tarafından sınırlandırılmalıdır.

Uygulamada ise, diğer etkenlerde tayin sınırını etkiler. Örneğin,

potansiyometrikölçümlerde kullanılan elektrokimyasal dönüştürücülere, diğer iyonlar

ve ölçümü sınırlayan yüzey reaksiyonları girişim yapabilir.

Taban sinyali: Genellikle, bir biyosensörün sinyali göz önünde bulundurulması

gereken bazı taban gürültülerine sahiptir. Akım kaçakları, elektronik cihazdaki veya

biyosensör de farklı metallerin temasından kaynaklanan küçük gerilim farklılıkları

veya pek çok elektrokimyasal etken taban gürültüsüne neden olabilir. Taban sinyali

elektriksel bir gürültü değildir. Bu nedenle doğrusal bir sistem için doğru sinyal (S)

basitçe şöyle ifade edilir.

S = Sölçülen – Staban sinyali (1.8)

Cevap süresi: Bir biyosensörün cevap süresi 3 ana aşamada meydana gelen olaylar

tarafından etkilenir. Bunlar;

� Substratın analiz ortamından zar yüzeyine ne kadar hızlı difüzlendiği,

� Substratın zar içine ne kadar hızlı difüzlendiği ve biyokatalizörün aktif

merkezi ile ne kadar çabuk tepkime verdiği,

� Oluşan ürünün ölçüldüğü yer olan sensör yüzeyine ne kadar hızlı

difüzlendiğidir.

Bu üç olayı etkileyen başlıca unsurlar da çözeltinin karıştırma hızı, substrat derişimi,

optimum pH, sıcaklık ve sensör yüzeyinde veya biyoaktif tabaka yüzeyinde herhangi

bir zarın kullanılıp kullanılmadığı ve kullanılıyorsa niteliğidir. Bu unsurlardan

karıştırma hızının artışı cevap süresini kısaltırken, substrat derişimindeki artış

uzamasına yol açar. Optimum pH’ya yakınlaşma, cevap süresini kısaltır.

Küçültülebilirlik ve sterilize edilebilirlik: Elektrotlarının sterilize edilebilmesi ve

boyutlarının küçültülmesi biyosensör tasarımında önemlidir. Buna karşın, biyosensör

yapısına giren biyolojik materyalin fiziksel dayanıklılığı, sterilizasyonu kısıtlayan en

önemli parametredir. Küçük ve biyouyumlu sistemlerin özellikle in vivo ölçümlere

uyarlamada önemli üstünlükleri vardır (Hall,1990).

Doğrusallık: Doğrusallık bir biyosensör de aranan önemli özelliklerden biridir.

Ölçülecek maddenin ortamdaki derişimi ile alınan cevap (voltaj, akım miktarı,

kütle,optik yoğunluk, renk vb. değişimleri) arasındaki ilişkinin doğrusal olarak

değişmesi gerekir. Başka bir ifadeyle biyosensörler doğrusal oldukları değişim

aralığında kalibre edildiklerinden ancak bu bölgeye sonuç verirler. Doğrusallık

biyoajan türü, çevirici ve elektronik bölümlerin yapısı ve tüm elemanların uyumu ile

ilgilidir.

1.4.6. Biyosensörlerin kullanım alanları

Biyosensörler tıp, tarım, gıda, eczacılık, çevre kirliliği, savunma ve endüstride çok

önemli rol oynarlar. Biyosensörler için mümkün uygulama alanları şunlardır:

Tıp: Biyosensörlerin ve kimyasal sensörlerin temel uygulama alanı sağlık ile

ilgili teşhislerdir. Kandaki bileşenlerin, gazların, iyonların ve vücut metabolitlerinin

ölçümü bir hastanede hastaların metabolik durumları hakkında önemli bilgiler verir

ki özellikle yoğun bakım hastalarında bunların tayini daha da önem kazanmaktadır.

Bu türlerin çoğu, tıbbi teşhis laboratuvarlarında kan ve idrardan ayrıştırılarak uzun

zaman alan klasik analizler yardımıyla belirlenmektedir. Bu yüzden alınan örneğin

doğrudan ve yerinde analizleri yapılabilirse dakikalarla veya saniyelerle ifade

edilebilecek sürelerde sonuca ulaşılabilecektir.

Gıda üretim ve analizi:Başta glikoz olmak üzere birçok monosakkarid, amino

asit, organik asit (laktik asit), üre ve alkol tayinlerinde enzim sensörleri

kullanılmaktadır. Ayrıca gıdalardaki yabancı maddeler (pestisidler, toksinler ve

yabancı maddeler) için de biyosensörler hazırlanabilir.

Tarla tarımı, bağ-bahçe tarımı ve veterinerlik:Organofosfatların tayin ve

tespitinde, patojen tayinlerinde biyosensörlerin kullanımı mevcuttur.

Çevre koruma ve kirlilik kontrolü:Hava ve su bileşen analizleri, toprak, hava

ve sudaki pestisit ve mikotoksin gibi toksiklerin tayinlerinde biyosensörlerden

yararlanılmaktadır (Chiti vd., 2001). Toprak, hava ve su kirliliğinin kontrolünde

mikrobiyal sensörler ve enzim sensörleri kullanılmaktadır.

Ayrıca; maden işletmelerinde toksik gaz analizi, askeri uygulamalar ve savunma

sanayi, proses kontrolü, biyoreaktör kontrol ve analitiği, ilaç analizi ve ilaç etki

mekanizmalarının aydınlatılması gibi birçok alanda biyosensörlerden

yararlanılmaktadır (Lucarelli vd., 2002).

Bazı ilaç molekülleriyle DNA’ nın etkileşmesi (özellikle antikanser özellik taşıyan

ilaç molekülleri ile etkileşim) ve bu etkileşimin geliştirilen yeni yöntemlerle tayin

edilmesi; yeni ilaç tasarımları için büyük önem taşımaktadır. İlaçların kötü amaçla

kullanımı ve uyuşturucu ile mücadelede biyosensörler kullanılabilecektir.

Uyuşturucu arayan köpeklerin yerini biyosensörler alabilir. Böylece özellikle

gümrüklerde, karakollarda zaman kazanılacaktır.

1.4.7. İlaç analiz yöntemleri

Geniş çeşitlilikteki numunelerin değerlendirilmesinde genellikle farklı kromotografik

yöntemler kullanılmakla birlikte genellikle sıvı kromotografi yöntemi tercih

edilmektedir. Bu yöntem kullanılarak elde edilen hassas, özgün, kararlı ve hızlı

sonuçların düşük dozlar içinde elde edilebilmesi ve tekniğin çoklu karışımlara

uygulanabilmesi önemli avantajıdır. Ancak, cihaz maliyetlerinin yanı sıra kullanılan

kimyasalların miktarı ve maliyeti oldukça fazladır. Sıvı kromotografi yönteminin

yanı sıra, pek çok ilaç etkin maddesinin kromofor gruplara sahip olmasından dolayı

spektrofotometrik tekniklerde sıklıkla kullanılmaktadır. Ancak kromatografik

çalışmalarda kullanılan yöntemin gözlenebilme ve alt tayin sınırı değerleri sistemde

kullanılan detektöre bağlı olduğundan sıradan dedektörler kullanıldığında plazma,

idrar ve serumda çoğu zaman eser miktarda bulunan türlerin tayini için daha gelişmiş

dedektör sisteminin kullanılması gerekmektedir ki bu gereksinim analiz yöntemini

daha karmaşık hale getirirken yöntemin ekomonik maliyetini de arttırmaktadır.

Spektrofotometrik yöntemlerde gözlenebilme ve alt tayin sınırı değerlerinin diğer

yöntemlere göre göreceli olarak daha yüksek olmasının yanında kan ve plazma

sıvılarında uygulama alanlarının oldukça kısıtlı olması yöntemin geçerliliğini

sınırlamaktadır (Taşdemir, 2011).

Voltametri, inorganik, analitik ve biyokimyacılarca çeşitli ortamlarda meydana gelen

yükseltgenme ve indirgenme işlemlerinin incelenmesi, yüzeydeki adsorpsiyon

işlemlerinin araştırılması ve kimyasal olarak modifiye edilmiş elektrot yüzeylerinde

cereyan eden elektron aktarım mekanizmalarının aydınlatılması gibi analitik olmayan

amaçlar için oldukça yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. Voltametri özellikle

farmasötik açıdan önemli olan çok sayıda türün tayininde kullanılması bu metoda

olan ilgiyi artırmıştır.

1960’lı yılların ortalarında klasik voltametrik tekniklerde yapılan pek çok değişiklik,

yöntemin duyarlılığını ve seçiciliğini büyük ölçüde arttırmış ve özellikle tıp,

eczacılık, biyokimya ve çevre çalışmalarında yönteme geniş ve giderek artan bir

uygulama alanı sağlanmıştır. (Patriarche, 1979; Özkan vd., 1997; Şentürk vd., 1996).

Voltametrik ve polarografik yöntemlerin, eczacılık alanında ve klinik çalışmalarda

dönüşümlü kullanılmasının nedeni düşük derişimlerde farmasötik analizlerin

yapılabilmesi, numunelerin kolayca ve çok kısa bir sürede hazırlanabilmesi, analiz

süresinin kısa olması, ortamda bulunan katkı maddelerinin veya safsızlıkların analiz

sonucunu etkilememesi, bu tekniklerin ürün kalite kontrolünde kullanılabilmesine

olanak sağlamaktadır (Doğan vd., 2005). Tablet, kapsül, süspansiyon, şurup vb. ilaç

formülasyonlarının çözünmeyen kısımlarının veya katkı maddelerinin genelde

elektroaktiviteleri bulunmadığı için herhangi bir ayırma işlemine gerek olmadan

analizleri yapılabilmektedir. Ayrıca bu yöntemlerin diğer bir üstünlüğü de pahalı ve

az miktardaki ilaçların analizinde de çok az miktarda numuneyle çalışma imkanı

verdiği için kullanılabilmesidir (Brezina ve Zuman, 1958; Zuman, 1962).

2. KAYNAK ÖZETLERİ

Subba-Reddy vd. (1996), sefalosporinlerin tayini için 2,0-12,0 pH aralığındaki

üniversal tamponlarda ilaçlardaki azometin grubunun elektrokimyasını temel alan

diferansiyel puls polarografi metodunu geliştirmişlerdir. Kantitatif ölçümler,

sefalosporinlerin 1×10-5 ile 2,5×10-8 mM derişim aralığında başarılı olmuştur.

Geliştirilen bu yöntem ile düşük tayin limitleri elde edilmiştir. Bu metot farmasötik

numuneler ve idrar örneklerindeki sefalosporinlerin hem ayrı ayrı hem de eş zamanlı

tayinlerine uygulanmıştır.

Yılmaz vd. (1998), çalışmalarında sefotaksimin elektroksidasyonu, farklı destek

elektrolit çözeltilerinde ve farklı pH’larda spesifik olarak camsı karbon (GC), platin

ve karbon pasta (CP) elektrotları kullanarak araştırmışlardır. Voltamogram

şekillerinin ve oksidasyon basamağı sayılarının elektrotun yapısına bağlı olarak

değiştiği gözlenmiştir. Destek elektrolitin yapısı da elektrotun cevabı için oldukça

önemlidir. Aktive edilen GC elektrot ile 0,2 M H3PO4 çözeltisinde 2×10-5-1×10-4M

ve 2×10-4-6×10-4 M konsantrasyon aralıklarında eğimleri farklı iki kalibrasyon

grafiği elde edilmiştir. Geri kazanım testlerinin sonuçları ve istatistik analiz verileri

bu voltametrik metodun sefotaksimin tayininde kullanılabileceğini göstermiştir.

Analitik açıdan bakıldığında, aktif GC elektrotun uygun olduğu bulunmuştur.

El-Maali vd. (2000), yaptıkları çalışmada seftazidimin (CFZ) elektrokimyasal

davranışını dört faklı elektrot (statik damlayan cıva elektrotu (SMOE), büyüme

kontrollü cıva elektrotu (CGME), camsı karbon elektrot (GCE) ve karbon pasta

elektrot (CPE) ) kullanarak incelemişlerdir. Sulu ortamda ilacın zenginleştirilmesi ve

tayini için optimum koşullar belirlenmiştir. Karbon pasta elektrotun polivinil alkol ile

modifikasyonu, ilaç birikiminde hem seçiciliği hem de hassasiyeti artmıştır. Böylece

çok düşük seviyelerde CFZ’nin tayini yapılmıştır. CGME ile CFZ için 2×10-10 M’ın

altında tayin limiti tespit edilmiştir. İlaç birikimi için; polivinil alkol ile CPE

modifikasyonu (PVA) sonucunda duyarlılığıve seçiciliğiarttırdığı ve bu nedenle bu

elektrotun çok düşük seviyelerde kararlı olduğu bulunmuştur. Geliştirilen yöntem ile

idrar ilave edilen veya metabolizma sonrası alınan örneklerde CFZ analizi kolaylıkla

gerçekleştirilmiştir. 1×10-9 M konsantrasyonun altındaki CFZ içeren örneklerde de

kolayca tayin yapılmıştır.

Lin vd. (2000), sefalosporin grubunda yer alan 12 antibiyotiğin ayrımını ve çalışılan

tampon türünün, derişiminin ve pH’sının migrasyon davranışı üzerine etkisini,

kapiler bölge elektroforez kullanılarak fosfat, sitrat ve 2-(N-morfin)etansülfonat

(MES) tamponlarında incelemişlerdir. Sonuçlar özellikle aynı anda analit olarak

sefuroksim-sefazolin, sefaleksin-sefaklor veya sefotaksim-sefapirin bulunduğu

durumlardaki sefalosporinlerin ayırımında tampon pH’sının yanında tamponu

derişimininde önemli rol oynadığını göstermiştir. Sitrat tamponunda optimum

tampon derişimi (35-40 mM) küçük bir aralık ile sınırlıyken, MES tamponu 300

mM’ın üzerindeki derişimlerde kullanılabilmişlerdir. Bu üç tampon kullanılarak

çeşitli optimum koşullar altında on iki sefalosporin ayırımı gerçekleştirilmiş ve

ayırımın, fosfat tamponuna kıyasla MES ve sitrat tamponlarında daha iyi olduğu

görülmüştür. pH’sı 5’den düşük olan sitrat tamponunda sefalosporinlerin

elektroforetik mobilitelerinin, elektroosmotik mobiliteden daha büyük olması

nedeniyle bazı sefalosporinler gözlenememiştir. Sefradin, sefaleksin, sefapirinin pKa

değerlerinin ya amino yada pridinyum grubunun deprotonasyonundan kaynaklandığı

belirlenmiştir. Ayrıca sefalosporinlerin migrasyon davranışları, çalışılan pH

aralığında kantitatif olarak tanımlanmıştır.

Pajchel vd. (2000), sefazolin, sefuroksim sodyum, sefoperazon sodyum ve

seftazidimin migrasyon davranışlarını incelemişlerdir. pH 5-8 aralığında sodyum

dodesilsülfat (SDS) ilaveli ve ilavesiz fosfat-borat tamponu kullanılmıştır. Tüm

bileşiklerin kapiler elektroforez ile ayrımı gerçekleştirilememiştir. SDS eklenen pH

6,5 fosfat-borat tamponunda sefalosporinlerin ayırımının iyileştiği gözlenmiştir. pH

6,5’deki fosfat-borat tamponuna pentansülfonik asidin (17,4 g/L) ilavesi, herbir

sefalosporinin ayırımını sağlamıştır. Bu koşulda hem migrasyon zamanın hemde pik

alanın tekrarlanabilirliğinin iyi olduğu tespit edilmiştir.

Billova vd. (2003), kare dalga voltametrik yöntemi ile çeşitli tamponlarda, bakteri

kültürlerinde, süt ve idrarda sefoperazonun tayinini gerçekleştirmişlerdir.

Sefoperazonun voltametrik pikinin, pH ve çözelti bileşenlerinden etkilendiği

gözlenmiştir. Sefoperazon için Britton Robinson tamponunda (pH=4,4) düşük

dedeksiyon limiti ( yaklaşık 0,5 nmolL-1) elde edilmiştir. Kompleks bir ortam içinde

ise (bakteriyel 2YT ortamı pH 7,2) dedeksiyon limiti yaklaşık olarak 1,5 mmolL-

1olarak bulunmuştur. Çalışmacılar, biyokütle ayırımı olmadan yaşayan bakteri

kültüründe sefoperazon tayini için kare dalga voltametri tekniğinin uygun ve hızlı bir

metot olduğunu kanıtlamışlardır. Sefoperazon bulunan kültür içindeki metisiline

dirençli Staphylococcus aureus (MRSA) ve metisiline duyarlı Staphylococcus aureus

(MSSA) arasında zamana bağlı olarak büyük farklılıkların olduğu görülmüştür.

Sefoperazon penisilinaz tarafından yarıldığında, oldukça pozitif gerilimlerde yeni bir

kare dalga voltametri piki gözlenmiştir. Orjinal sefoperazonun piki eşzamanlı

azalırken gözlenen bu yeni pik, yarılma zamanı ve enzim konsantrasyonunun

artmasıyla yükselmektedir. Sefoperazonun Pathozene isimli ilaç içindeki derişimi

standart ekleme metodu ile tespit edilmiştir ve bulunan sonuç ilaç içindeki bilinen

sefoperazon değeri ile örtüşmektedir. Sefoperazonun sütteki tayininin basit bir ön

deriştirme işlemi ile gerçekleştirildiği bunun yanı sıra idrardaki tayini için ön

deriştirmenin gerekli olmadığı belirtilmiştir. Kare dalga voltametri yöntemi

kullanılarak, inek sütünde ve insan idrarında 500 nmol/L gibi düşük derişimdeki

sefoperazonun tayininin yapıldığı bildirilmiştir.

Becker vd. (2004), yaptıkları bu çalışmada, 2377/90 Konsey tüzüğünde AB

Maksimum kalıntı limitleri verilen penisilin ve sefolasporinlerin birçoğu için duyarlı

ve spesifik sıvı kromotografi-tandom kütle spektrometri (LC-MS-MS) yöntemi

geliştirilmiş ve bu yöntem sığır kası, böbrek ve sütte valide edilmiştir. Analitler,

asetonitril/su ile ekstrakte edilmiş ve tek ters-faz/katı-faz ektraksiyon adımı ile

temizlenmiştir. Amoksisilin, ampisilin, safaleksin, sefapirin, sefalonyum, sefkuinom

ve sefazolin pozitif elektrosprey iyonizasyon modunda; sefoperazon, benzilpenisilin,

fenoksimetilpenisilin, oksasilin, kloksalin ve nafsalin ise negatif elektrosprey

iyonizasyon modunda ölçüldüğünde analitler için en yüksek duyarlılık elde

edilmiştir. Kromotografi çalışması formik asit/metanol ile gerçekleştirilmiştir. Argon

ile çarpışma kaynaklı ayrışma (CID), gereken spesifikliği elde etmek için

pseudomomelekül iyonların çarpışması için kullanılmıştır. Yöntem yeni AB

direktiflerine göre valide edilmiş ve gıda örneklerindeki beta laktam kalıntılarının

tanımlanması ve miktar tayinine uygulanmıştır.

El-Desoky vd. (2005), yaptıkları çalışmada antibiyotik ilaçlardan sefazolin

sodyumun (CFZ) Britton Robinson tamponları (pH 2-11) içinde cıva elektrot

kullanılarak elektrokimyasal davranışını DC polarografi, dönüşümlü voltametri,

kontrollü-potansiyel, kulometri ve kare dalga adsorptif sıyırma voltametri yöntemleri

ile incelemişlerdir. Kara dalga adsorptif katodik sıyırma voltametri yöntemi ile

sefazolinin dedeksiyon ve kantitatif tayin sınırları sırasıyla 2×10-10 M ve 8,6×10-10M

olarak bulunmuştur. Bu yöntem zaman alıcı ekstraksiyon, evaporasyon gibi numune

hazırlama işlemlerine gerek duymadan farmasötik numunedeki sefazolinin tayini için

kullanılmıştır.

El-Maali vd. (2005), sefalosporin grubu antibiyotik türevlerinden olan seftriakson ve

sefoperazonu doğru akım, diferansiyel puls ve dönüşümlü voltametri teknikleri ile

incelemişlerdir. Her iki antibiyotik için iki-elektron indirgenme basamağına ait iki

tersinmez pik gözlemişlerdir. Her iki ilaç etken maddesinin elektroksidasyonu

karbon pasta elektrot ile incelenmiş ve her iki bileşik için doygun kalomel elektrota

karşı yaklaşık +1,05 V’da (pH 1,6 fosfat tampon çözeltisi) yükseltgenme piki

gözlenmiştir. Bu bileşiklerin karbon pasta elektrotla tayini için optimum pH aralığı

verilmiştir. Seftriakson ve sefoperazon için lineer kalibrasyon grafikleri, sırasıyla

0,49 ile 0,99 μg/ml ve 0,66-534 μg/ml derişim aralığında elde edilmiştir. Tayin limiti

ise seftriakson için 2,5 μg/ml, sefoperazon için 0,13 μg/ml olarak bulunmuştur.

Hammam vd. (2006), yaptıkları çalışmada sefoperazonun kantitatif tayini için kare

dalga sıyırma voltametri yöntemini kullanmışlardır. Prosedür, damlayan cıva

elektrotuna adsorbe edilen ilacın indirgenmesini temel almaktadır. Dedeksiyon limiti

4,5×10-10 M ve kantitatif tayin sınırı 1,5×10-9 M olan sefoperazonun 150 saniyede

damlayan cıva damla elektrot üzerinde ön deriştirilmesi gerçekleştirilmiştir. İnsan

serum ve plazmasındaki eser miktardaki sefoperazonun tayini için kare dalga

adsorptif katodik sıyırma voltametri yöntemi başarı ile uygulanmıştır. İlacın

dedeksiyon kantitasyon sınırları sırası ile 6×10-10 M ve 2×10-9 M olarak bulunmuştur.

Hastanede yatan gönüllülerin plazması içinde sefoperazonun farmokinetik

parametreleri başarılı bir şekilde bulunmuştur.

Jamasbi vd. (2006), bu çalışmada sefaleksin ve sefazolin elektrokatalitik

oksidasyonunu, kobalt salopen CoSal ile modifiye edilmiş karbon pasta elektrotun

kullanıldığı dönüşümlü voltametri yöntemi ile incelemişlerdir. Sefaleksin ve

sefazolinin tayininde CaSol ile modifiye edilen karbon pasta elektrotun seçiciliği

araştırılmıştır. Sefazolinin elektro-oksidasyonunda bir elektrokatalitik

mekanizmaönermek içn beta-laktam halkası dışında tiyol gruplarına sahip

seftriaksonun elektrokimyasal davranışı incelenmişitr. CoSal modifiye karbon

elektrotta bu antibiyotiklerin elektrokatalitik oksidasyonunun tersinmez olduğu

gözlenmiştir. Kükürt içeren sefazolinin tarama hızına bağımlılığı araştırılmış ve

sonuçlar bileşiklerin elektrokatalitik oksidasyonunun difüzyon kontrollü olduğunu

göstermiştir. Modifiye edilmiş elektrot ile modifiye edilmemiş elektrotların cevapları

karşılaştırılmış ve sefazolin tayininde modifiye elektrotun daha hassas olduğu

gözlenmiştir. Sefazolinin kronoamperometri tarafından oksidasyonuna, bütün

elektrotların katkısı olduğu belirlenmiştir. Hız kısıtlayıcı basamağa dahil olan

elektron sayısı birdir. Yüksek hassasiyetli modifiye elektrotun kullanıldığı

diferansiyel puls voltametri sonuçları, insan kanı örneklerindeki sefazolinin tayinine

uygulanmıştır. Tampon çözelti içerisinde (pH=3) sefazolinin DPV ile tayininde

1×10-5ile 1×10-3 mM derişim aralığında doğrusallık elde edilmiştir.

Puig vd. (2007), plazma içindeki sefoperazon ve seftidurun tayini için online katı-faz

ekstraksiyon-kapiler elektroforez yöntemlerinin kullanıldığı bir yöntem

geliştirmişlerdir. Katı-faz ekstraksiyon C18 mikro ön kolon kullanılarak

gerçekleştirilmiş ve sefalosporinler için 1 mL’nin üstündeki hacimlerde oldukça iyi

alıkonma özellikleri elde edilmiştir. Desorpsiyon için 426 nL kullanıldığında geri

kazanım sefoperazon için %75, seftidur %90 olarak bulunmuştur. Elüsyon hacmi

yaklaşık olarak 1,8 μL’dir. Plazma örneklerindeki analizlerde katı-faz

ekstraksiyonundan önce deproteinizasyon adımı uygulanmıştır ve sefoperazon ve

seftidur için geri kazanım sırasıyla %90 ve %57 olarak elde edilmiştir. 250 nm dalga

boyundaki UV ölçümlerinde derişim ve pik alanları arasında standartlar için 10-

50ngmL-1, plazma örnekleri için ise 200-500 ngmL-1aralığında lineer illişki

saptanmıştır. Gün içinde (n=5) ve farklı günlerde (n=5) pik alanının

tekrarlanabilirliliği %12 RSD’den daha düşüktür. Plazma için elde edilen dedeksiyon

limitinin (100ngmL-1 sefoperazon ve seftidur) farmokinetik çalışmalara uygulanan

metotlar için yeterli olduğu belirtilmiştir.

Doğan vd. (2009), çeşitli tampon sistemlerinde ve farklı pH değerlerinde dönüşümlü,

doğrusal taramalı, diferansiyel puls ve kare dalga voltametri tekniklerini kullanarak

camsı karbon elektrot yüzeyinde sefoperazon sodyumun tersinmez olarak

yükseltgenmesini çalışmışlardır. Sefoperazon sodyumun yükseltgenmesinin

tersinmez ve pH değerine bağlı olarak difüzyon kontrollü olduğu saptanmıştır.

Detaylı bir yükseltgenme mekanizması önerilmiş ve tartışılmıştır. Pik akımının

vepotansiyelinin pH, derişim, tarama hızı ve tampon çözeltisine bağımlılığı

araştırılmıştır. Pik akımı ile derişim arasındaki lineer ilişkiye göre farmasötik dozaj

formlarında ve biyolojik sıvılarda sefoperazon sodyum tayini için diferansiyel pulsve

kare dalga voltametri metotları geliştirilmiştir. Sefoperazon sodyumun, diferansiyel

puls voltametri tekniği ile 4×10-6-2×10-5 M, kare dalga voltametri tekniği ile 4×10-6-

6×10-5 M aralıklarında sodyum pH 2 fosfat tamponunda kantitatif tayini

gerçekleştirilmiş ve serum örneklerine 4×10-6-2×10-5 M derişim aralıklarında ilave

edilen sefoperazonun tayini her iki yöntemle yapılmıştır. Metodun tekrarlanabilirliği,

duyarlılığı, kesinliği ve doğruluğu bütün ortamlarda incelenmiştir. Geliştirilen

metodun kesinliği ve doğruluğu geri kazanım çalışmaları için kullanılmıştır. Geri

kazanım çalışmaları, standart ekleme metodu ile yapılmıştır. Farmasötik formlardaki

katkı maddelerinin ve biyolojik sıvılardaki endonojen maddelerin elektroaktif

girişimlerine rastlanmamıştır.

Ojani vd. (2010), yaptıkları çalışmalarında bazı sefalosporinlerin (sefiksim,

seftriakson, seftizoksim) elektrokatalitik oksidasyonlarını poli(o-anisidin)/SDS/Ni

modifiye karbon elektrot ile dönüşümlü voltametri, kroamperometri ve

kronoklometri metotlarını kullanarak gerçekleştirmişlerdir. İlk olarak poli(o-

anisidin), karbon elektrot yüzeyinde sodyum dodesil sülfat (SDS) içeren monomer

çözeltisinde dönüşümlü voltametri yöntemi ile oluşturulmuştur. Daha sonra, amin

grubuna sahip polimerik modifiye elektrotun 0.1 mol/L Ni(II) çözeltisine

daldırılması ile Ni(II) iyonları elektrota katılmıştır. Bu elektrot yüzeyinde

Ni(OH)2/NiOH çifti için iyi bir redoks davranışı gözlenmiştir. Sefalosporinler nikel

iyonlarının bulunduğu poli(o-anisidin) modifiye karbon elektrot yüzeyinde başarılı

bir şekilde yükseltgenmişlerdir. Sefalosporinlerin elektrokatalitik yükseltgenme pik

akımları ve konsantrasyonları arasında lineer bir ilişki bulunmuştur. Elektrot,

farmasötik preparatlardaki sefalosporinlerin tayini için başarıyla kullanılmıştır.

Ali Ahmed vd. (2011) sefiksim, sefaleksin ve sefotaksimin farmasötik numunelerden

tayini için doğru ve kesin spektrofotometrik bir metot önermişlerdir. Önerilen metot,

sefalosporinlerin1,2naftakinon-4-sülfonik (NQS) ile türevlendirilmesini temel

almaktadır. Optimum deneysel koşullar çalışılmıştır. Sefiksim, sefaleksin ve

sefotaksim için sırasıyla 0,5-3, 0,8-2,8 ve 0,2-1,2 μg/mL derişim aralıklarında Beer

yasası geçerlidir. Sefiksim, sefaleksin ve sefotaksimin dedeksiyon limitleri ve lineer

regresyon korelasyon katsayıları sırasıyla 0,12 (0,9993), 0,168 (0,9993) ve 0,0465

(0,9994) μg/mL olarak bulunmuştur. Geri kazanım değerleri ise sefiksim için 96,5-

102,3, sefaleksin için 96,04-102,22 ve sefotaksim için 97,09-99,3 aralığındadır.

Sefiksim, sefaleksin ve sefotaksimin tayininde pH, sıcaklık, reaksiyon zamanı ve

NQS derişiminin etkisi incelenmiştir. Bu yöntemin kalite kontrol laboratuvarlarında

farmasötik numunelerden sefiksim, sefaleksin ve sefotaksimin tayini için basit ve

uygulanabilir olduğu belirtilmiştir.

Hoang vd. (2013), sefoperazonun elektro indirgenme davranışını ve tayinini,

damlayan asılı cıva elektrot ile incelemişlerdir. pH 3-6 aralığındaki Britton Robinson

tamponlarında kaydedilen sefoperazonun dönüşümlü voltamogramlarında tek

tersinmez katodik pik gözlenmiştir. Yöntemin adsorpsiyon kontrollü olduğu

belirtilmiştir. Diferansiyel puls ve kare dalga adsorplayıcı katodik sıyırma

voltametrisi ile sefoperazonun tayininde 0,04 mM pH 4 Britton Robinson tamponu

destek elektrolit olarak seçilmiştir. Deneysel voltametrik koşullar Central Composite

Face ile optimize edilmiştir. İndirgenme piki -0,7 V ile -0,8 V arasında görülmüştür.

Bu voltametrik teknikler ICH kurallarına göre valide edilmiş ve sefoperazonun tek

başına ve sülbaktam ile tayini için uygulanmıştır. Sonuçlar USP-HPLC yöntemi ile

istatiksel olarakkarşılaştırılmıştır. Sefoperazonun insan kanındaki tayini matriks

etkisi olmadan gerçekleştirilmiştir.

Quesada-Molina vd. (2013), 1:2 oranında aseton-su çözücüsüne amonyum sülfat

eklenmesiyle sulu çözeltiden aseton içerisine sefalosporinlerin iyon-çifti

ekstraksiyonu ters-faz kapiler sıvı kromotografi yöntemini kullanarak bu bileşiklerin

tayinini gerçekleştirmişlerdir. Analit olarak sefoperazon, sefaleksin, sefopirin,

sefolanin, sefamandol, sefazolin ve sefadroksil kullanılmıştır. İyon çifti oluşturmak

için sulu çözeltide optimum koşul olarak 10 mM fosfat (pH 8) tamponunun

kullanıldığı 0,9 mM derişim de katyonik iyon-çifti reaktifi

hekzadesiltrimetiamonyum bromür (CTAB) seçilmiştir. Sefolasporinlerin ayırımı

Luno C18 (150 mm×0,3 mm×5 μm×100 A) kolonu kullanılarak aşağıdaki koşullar

altında gerçekleştirilmiştir. A (suda % 0,1 formik asit, pH 4) ve B (asetonitril-su

(50:50, v/v)) çözücülerinin birleşimi gradient program, 20 μlmin-1 akış hızı, 350C

kolon sıcaklığı, 7 μl enjeksiyon hacmi ve 250 nm dalga boyu aralığındadır. Sığır

örnekleri için elde edilen kantitatif tayin limiti, Avrupa Birliği tarafından müsade

edilen maksimum kalıntı limitlerinden daha düşüktür. Geliştirilen metodun yüksek

duyarlılık, kesinlik ve tatmin edici geri kazanım ile sığır ve domuz kası içeren et ve

su örneklerinde yaygın olarak kullanılan antibiyotiklerin analizleri için uygun olduğu

gösterilmiştir.

3. MATERYAL VE YÖNTEM

Bu bölümde, bazı sefolasporinler grubu bileşiklerin elektrokimyasal

karakterizasyonu ve voltametrik tayinlerinde kullanılan cihazlar, kimyasallar ve

yöntemler hakkında bilgi verilmiştir.

3.1. Kullanılan Cihazlar

3.1.1. Potentiostat/Galvonostat cihazı

Sefolasporin grubu antibiyotiklerden sefoperazon ve sefadroksilin elektrokimyasal

davranışları, karbon grafit elektrot kullanılarak diferansiyel puls voltametri yöntemi

ile incelenmiştir. Ayrıca dönüşümlü voltametri yöntemi kullanılarak tarama hızının

pik akımları üzerine etkisine bakılmıştır. Bu çalışmalarda GPES 4.9 versiyon yazılım

programlı Autolab Potentiostat/Galvonostat PGSTAT-302N cihazı kullanılmıştır.

Şekil 3.1’de Potantiostat/Galvonostat cihazı görülmektedir.

Şekil 3.1. Autolab Potentiostat/Galvanostat PGSTAT-302N cihazı

3.1.2. Ultrasonik karıştırıcı

Tüm çözeltilerin hazırlanmasında Elmasonic S51 model ultrasonik karıştırıcı

kullanılmıştır.

3.1.3. Hücreler

Elektrokimyasal deneyler; beş girişli, rodajlı, aşağıdan yukarıya doğru genişleyen ve

kirlenme ile adsorpsiyon yanılgılarının en az olduğu cam hücrelerde yapılmıştır.

Şekil 3.2’ de kullanılan hücrenin resmi verilmiştir.

Şekil 3.2. Elektrokimyasal cam hücre

Rodajlı girişlerden birine çalışma elektrotu, birine referans elektrot diğerine de karşıt

elektrot yerleştirilmiştir. Şekil 3.3’de deney hücresinin resmi verilmiştir.

Şekil 3.3. Deneylerde kullanılan elektrokimyasal hücrenin görünümü

3.1.4. Elektrotlar

Deneylerde referans elektrot olarak Ag/AgCl elektrot; karşıt elektrot olarak Pt tel ve

çalışma elektrodu olarak 0,7 mm. HB Tombo karbon bazlı kalem ucundan oluşan

üçlü elektrot sistemi kullanılmıştır. Kullanılan elektrotlar Şekil 3.4, 3.5 ve 3.6 de

verilmiştir.

Şekil 3.4. Çalışma elektrotu olarak kullanılan 0,7 mm. HB Tombo karbon bazlı kurşun kalem ucu

Şekil 3.5. Referans elektrot olarak kullanılan Ag/AgCl elektrot

Şekil 3.6. Karşıt elektrot olarak kullanılan Pt tel

3.1.5. pH /İyon metre

Elektrokimyasal çalışmalarda kullanılan tampon çözeltilerin pH ayarlamalarında

Mettler Toledo S220 Seven Compact pH/iyon metre ve Mettler Toledo InLab 416

Ag/AgCl kombine elektrot kullanılmıştır.

3.2. Kullanılan Kimyasal Maddeler

Deneylerde kullanılan kimyasal maddeler analitik veya HPLC saflıktadır ve ticari

olarak temin edilmiştir. Çözeltiler ultra-saf deiyonize su kullanılarak hazırlanmıştır.

Kullanılan kimyasal maddeler ve özellikleri Çizelge 3.1’de verilmiştir.

Çizelge 3.1. Kullanılan kimyasal maddeler

Kimyasalın Adı Kullanım Amacı Formül ve Özellikleri

Asetik asit

Britton–Robinson ve Asetat tamponlarının hazırlanmasında

CH3COOH MA=60,05 g/mol, Merck (analitik saflıkta)

O-Fosforik asit Britton –Robinson ve Fosfat tamponlarının hazırlanmasında

H3PO4 MA=98,00 g/mol, Merck (analitik saflıkta)

Borik asit

Britton –Robinson tamponlarının hazırlanmasında

H3BO3 MA=61,83 g/mol, Merck (analitik saflıkta)

Sodyum hidroksit

Tamponların pH’ sının ayarlanmasında

NaOH MA=40,00 g/mol, Merck (analitik saflıkta)

Elektrokimyasal karakterizasyonu ve voltametrik tayinleri yapılan sefolasporin grubu

antibiyotiklerin isimleri, kapalı formülleri ve molekül ağırlıkları Çizelge 3.2 ve 3.3’

de verilmiştir.

Çizelge 3.2. Sefadroksilin özellikleri

Çizelge 3.3. Sefoperazonun özellikleri

Sefadroksil

Kapalı formülü Açık formülü Molekül Ağırlığı

[C16H17N3O5S] 363,39 g/mol

Sefoperazon

Kapalı formülü Açık formülü Molekül Ağırlığı

[C25H27N9O8S2]

645,6 g/mol

3.3. Kullanılan Çözeltiler

3.3.1. Britton-Robinson tamponu (BR) (pH 2,0-12,0)

BR tampon çözeltisi, analitik derişimleri 0,04 M olacak şekilde asetik asit, borik asit

ve fosforik asitten gerekli miktarlarda alınıp 0,50 L hacimde suda hazırlanmıştır. Bu

stok çözeltiden alınarak pH’lar, 3 M NaOH ve derişik H3PO4 çözeltileri kullanılarak

2-12 aralığında ayarlanmıştır.

3.3.2. Asetat tamponu (pH 3,5-5,5)

Asetat tamponu, derişim 0,2 M olacak şekilde asetik asittengerekli miktarda alınıp

0,250 L hacimde suda çözülerek hazırlanmıştır. Bu stok çözeltiden alınarak pH’ lar,

3 M NaOH ve derişik asetik asit çözeltileri kullanılarak 3,5-5,5 aralığında

ayarlanmıştır.

3.3.3. Fosfat tamponu (pH 2-8)

Fosfat tamponu, derişim 0,2 M olacak şekilde fosforik asitten gerekli miktarda alınıp

0,250 L hacimde suda çözülerek hazırlanmıştır. Bu stok çözeltiden alınarak pH’ lar,

3 M NaOH ve derişik fosforik asit çözeltileri kullanılarak 2-8 değer aralığında

ayarlanmıştır.

3.3.4. Sülfürik asit çözeltisi

0,1 M sülfürik asit çözeltisi, derişik sülfürik asitten gerekli miktarda alınıp hacmin

0,10 L’ye saf su tamamlanması ile hazırlanmıştır. Hazırlanan çözeltinin pH’sı

ölçülerek kaydedilmiştir.

3.3.5. Sodyum hidroksit çözeltisi

NaOH çözeltisi, katı sodyum hidroksitten 3 M olacak şekilde gerekli miktarda tartılıp

hacim 0,10 L olacak şekilde suda çözülerek hazırlanmıştır.

3.3.6. Stok sefadroksil çözeltisi

0,227 gram sefadroksil alınıp % 20 metanol-su içerisinde çözülmüş ve hacmi balon

jojede 25 mL’ye tamamlanarak 25 mM sefadroksil çözeltisi elde edilmiştir. DPV ve

CV çalışmaları yapılırken bu stok çözeltiden gerekli seyreltmeler yapılmıştır.

3.3.7. Stok sefoperazon çözeltisi

0,417 gram sefoperazon alınıp su içerisinde çözülmüş ve hacmi balon jojede 25

mL’ye tamamlanarak 25 mM sefoperazon çözeltisi elde edilmiştir. DPV ve CV

çalışmaları yapılırken bu stok çözeltiden gerekli seyreltmeler yapılmıştır.

3.3.8. İlaç örneğinin hazırlanması

Sefoperazon tayini için kullanılacak bir flakon içindeki sülperazonun tamamı

tartılarak kütlesi belirlenmiştir. Bir flakonda 1,1074 g sefoperazon olduğu

bilindiğinden tartılması gereken madde miktarı hesaplanmış ve bu miktarda alınan

ilaç balon jojede su ile 10 mL’ye tamamlanmıştır. İlaç örneğinde sefoperazon

derişimi 3,50×10-3 M’dır. Çözünmeyen destek ve katkı maddelerinin çökmesi için, oda

sıcaklığında 2 saat bekletilmiştir. Çökme işlemi tamamlandıktan sonra çözeltinin berrak

kısmından belirli hacimlerde alınarak deneylerde kullanılmıştır.

3.3.9. Serum örneğinin hazırlanması

Serum numunesi sağlıklı ve söz konusu ilacı kullanmayan insanlardan temin edilmiştir.

Belirli miktar serum 2000 devir/dakika hızla 15 dakika santrifüjlenerek proteinlerin

çökmesi sağlanmıştır. Proteinleri çöktürülüp ayrılan serum, filtreden geçirilmiştir.

Serumdan 2,5 mL alınıp, içerisinde 7,5 mL çalışma tamponu bulunan elektrokimyasal

hücreye eklenerek serum çözeltisi hazırlanmıştır.

3.3.10. İdrar örneğinin hazırlanması

İdrar numuneleri de söz konusu ilacı kullanmayan sağlıklı bireylerden alınmıştır. Belirli

miktar idrar 2000 devir/dakika hızla 15 dakika santrifüjlenerek proteinlerin çökmesi

sağlanmış ve süpernatant kısım alınarak filtreden geçirilmiştir. Her bir çalışma için

idrardan 2,5 mL alınıp, içerisinde 7,5 mL çalışma tamponu bulunan elektrokimyasal

hücreye eklenerek idrar çözeltisi hazırlanmıştır.

3.4. Yöntem

Bu çalışmada sefalosporin grubu bazı bileşiklerin (sefoperazon ve sefadroksil)

elektrokimyasal davranışları,karbon grafit elektrot kullanılarak diferansiyel puls

voltametri yöntemiyle incelenmiştir. Bileşiklerin elektrokimyasal davranışları üzerine

destek elektrolitin ve destek elektrolit pH’sının etkileri incelenerek; pik akımı ve

gerilimlerinin destek elektrolit pH’sı ile değişimleri değerlendirilmiştir. Elektrot

yüzeyine kütle transferini karakterize etmek için dönüşümlü voltametri yöntemi ile pik

akımları üzerine tarama hızının etkisi bakılmıştır. Elektrokimyasal davranışları

belirlenen bileşikleri içeren farmasötik dozaj formlarında ve insan idrar ve serum

örneklerinde bu bileşiklerin analizleri belirlenen optimum deneysel koşullarda

gerçekleştirilmiştir

3.4.1. Sefolasporin grubu bileşiklerin elektrokimyasal davranışları üzerine

destek elektrolit ve pH’ etkisinin incelenmesi

Yapılan çalışmada sefolasporinlerin elektrokimyasal davranışları, destek elektrolit

olarak 0,1 M H2SO4 (pH=1,26), pH 2,00-12,00 aralığındaki Britton-Robinson

tamponları, pH 2,00-8,00 aralığındaki fosfat tamponları ve pH 3,5-5,5 aralığında

asetat tamponları kullanılarak incelenmiştir.

Analize başlamadan önce karbon grafit elektrotunun kendi elektroaktivitesini

azaltmak amacıyla tüm tampon çözeltiler içerisinde 0 V ile +1,5 V arasında 5’er kez

diferansiyel puls voltamogramları alınmıştır.

İkinci aşamada tampon çözelti içerisine sefadroksil ve sefoperazon stok çözeltisinden

0,0005-5 mM aralığındaki derişimlerde seyreltme yaparak farklı sefadroksil ve

sefoperazon derişimleri için 3’er kez alınan diferansiyel puls voltamogramlarından

akım ve gerilim değerleri belirlenmiştir. Bileşiklere ait pik akım ve gerilimlerinin

farklı pH’larda hazırlanan Britton Robinson, asetat ve fosfat tamponlarındaki

değişimleri incelenmiştir.

3.4.2. Kalibrasyon grafiklerinin hazırlanması

Elektrokimyasal davranışının incelenmesi sonucunda yükseltgenme pik akımının

maksimum olduğu destek elektrolit çözeltisi ve pH’sı belirlenmiştir. Bu çözeltide

karbon grafit elektrot kullanılarak sefadroksil için 0,005-0,05 mM ve sefoperazon

için 0,05-1 mM derişim aralığında DPV yöntemi ile ölçülen yükseltgenme pik

akımları grafiğe geçirilerek kalibrasyon grafikleri elde edilmiştir.

3.4.3. İlaç örneğinde sefoperazonun elektrokimyasal tayini

Destek elektrolit çözeltisine kalibrasyon doğrusu aralığında bulunan derişimlerde ilaç

örnekleri ilave edilmiş ve numunedeki sefoperazon, karbon grafit elektrot

kullanılarak DPV yöntemi ile tayin edilmiştir.

3.4.4. Kan ve idrar örneğinde sefoperazonun eletrokimyasal tayini

Destek elektrolit çözeltisine, serum veya idrar numunelerinden 0,1-0,75 mM derişim

aralığında ilaveler yapmış ve karbon grafit elektrot kullanılarak diferansiyel puls

voltametri yöntemiyle voltamogramları kaydedilip pik akımları ölçülmüştür. Sonra,

bu çözeltiye artan derişimlerde standart ilaç etken madde katılmış ve her bir ilave

sonrası voltamogramlar alınmış ve pik akımları kaydedilmiştir. Katılan standart

etken madde derişimlerine karşı pik akımları grafiğe geçirilerek elde edilen

denklemden yararlanarak etken madde derişimleri hesaplanmıştır.

3.4.5. Dönüşümlü voltametri yöntemi ile pik akımları üzerine tarama hızının

etkisinin incelenmesi

Analizin yapılacağı sınır potansiyel değerlerinin belirlenmesi için bir takım ön

denemeler yapılmış ve çalışma potansiyel aralığı belirlenmiştir. Potansiyel sınır

değerleri belirlendikten sonra sabit sefadroksil ve sefoperazon derişimlerinde elektrot

yüzeyine kütle transferini karakterize etmek için karbon grafit elektrot kullanılarak

dönüşümlü voltametri yöntemi ile pik akımları üzerine tarama hızının etkisine

bakılmış ve elde edilen CV sonuçlarına göre, pik akımı ile tarama hızının karekökü

(ip-υ1/2) ve pik akımının logaritması ile potansiyelin logaritmasının (logip-logυ)

grafikleri çizilerek bu grafiklerin eğimlerinden akım türü belirlenmiştir.

4. ARAŞTIRMA BULGULARI VE TARTIŞMA

4.1. Sefalosporinlerin Elektrokimyasal Davranışı

Bu çalışmada, sefalosporin grubu antibiyotiklerden; sefadroksil ve sefoperazonun

farklı destek çözeltiler içinde (Britton-Robinson, asetat ve fosfat tamponu) ve çeşitli

pH’larda diferansiyel puls voltametri yöntemi kullanılarak, karbon grafit elektrot

yüzeyindeki elektrokimyasal davranışları incelenmiştir. Ayrıca elektrot yüzeyine

kütle transferini karakterize etmek için dönüşümlü voltametri yöntemi ile pik

akımları üzerine tarama hızının etkisine bakılmıştır.

Söz konusu ilaç etken maddelerinin nicel analizi için voltametrik tayin yöntemleri

geliştirilerek ticari tabletlerden, kan ve idrar numunelerinden geri kazanım

çalışmaları yapılmıştır. Bu çalışmalardan elde edilen bulgular ve yorumlar aşağıda

ayrıntılı bir şekilde verilmiştir.

4.1.1. Sefadroksilin elektrokimyasal davranışı

Sefadroksilin elektrokimyasal davranışını diferansiyel puls voltametri (DPV)

yöntemiyle inceleyebilmek için öncelikle yükseltgenme geriliminin belirlenmesi

gerekmektedir. Bu amaçla çalışan tamponların sefadroksil ilave edilmeden önce ve

edildikten sonra alınan voltamogramları karşılaştırılmış ve Şekil 4.1’de görüldüğü

gibi, yaklaşık +0,90 V gerilimde sefadroksile ait bir yükseltgenme piki gözlenmiştir.

Şekil 4.1. a) Sefadroksil bulunmayan ve b) 0,05 mM sefadroksil içeren çözeltide (0,2 M asetat pH 5 tamponu) alınan DPV voltamogramların karşılaştırılması

Sefadroksilin karbon grafit elektrotu ile yükseltgenme geriliminin belirlenmesinden

sonra bileşiğin elektrokimyasal davranışı farklı pH’larda hazırlanan Britton-

Robinson (pH 2-12), asetat (pH 3,5-5,5) ve fosfat (pH 2-8) tampon çözeltilerinde

diferansiyel puls voltametri yöntemi ile incelenmiştir. Her bir tampon için pH’ya

karşı sefadroksilin yükseltgenme pik akımları grafiğe geçirilerek bileşiğin

elektroaktivitesinin en yüksek olduğu destek elektrolit ve pH belirlenmiştir. Şekil

4.2, 4.3 ve 4.4’de sırasıyla asetat, fosfat ve Britton-Robinson tamponlarında 0,05 mM

sefadroksil için pH-akım grafikleri verilmiştir.

Şekil 4.2. 0,05 mM sefadroksilin asetat tamponunda pH-akım grafiği

Şekil 4.3. 0,05 mM sefadroksilin fosfat tamponunda pH-akım grafiği

0,00E+00

4,00E-06

8,00E-06

1,20E-05

1,60E-05

3 3,5 4 4,5 5 5,5 6

0,2 mM Asetat Tamponu

1,00E-05

1,20E-05

1,40E-05

1,60E-05

1,80E-05

2,00E-05

5 6 7 8 9 10

0,2 M Fosfat Tamponu

Şekil 4.4. 0,05 mM sefadroksilin Britton-Robinson tamponunda pH-akım grafiği

Asetat, fosfat ve Britton-Robinson tamponları için elde edilen pH-yükseltgenme

akımı grafikleri değerlendirildiğinde (Şekil 4.5) sefadroksilin elektroaktivitesinin en

yüksek olduğu destek elektrolitin pH 8 fosfat tamponu olduğu gözlenmiştir ancak

voltamogramlar incelendiğinde asetat pH 5 tamponunda daha belirgin ve keskin

pikler elde edilmesinden dolayı bu tamponun sefadroksilin kantitatif tayini için daha

uygun olduğuna karar verilmiştir.

Şekil 4.5. 0,05 mM sefadroksilin pik akımına destek elektrolit ve pH’nın etkisi

4,00E-06

4,90E-06

5,80E-06

6,70E-06

7,60E-06

8,50E-06

9,40E-06

4 5 6 7 8 9 10

0,04 M Britton Robinson Tamponu

0,00E+00

5,00E-06

1,00E-05

1,50E-05

2,00E-05

2 3 4 5 6 7 8 9 10

0,2 M Fosfat tamponu0,04 M Britton Robinson tamponu0,2 M Asetat tamponu

Çalışma ortamı pH 5 asetat tamponu olarak belirlenen sefadroksilin, analitik tayin

aralığını belirlemek için 0,2 M asetat ortamında 0,005 mM ve 0,05 mM

konsantrasyon aralığında DPV yöntemiyle voltamogramları alınmıştır (Şekil 4.6).

Şekil 4.6. pH 5 asetat tamponunda 0,005 mM ve 0,05 mM arasında değişen

sefadroksilin derişimleri için alınan diferansiyel puls voltamogramları

Sefadroksil derişimi ile yükseltgenme pik akım değeri arasındaki ilişkinin

değerlendirilmesi için çizilen grafik (Şekil 4.7) incelendiğinde; 0,005 mM ile 0,05

mM aralığındaki sefadroksil derişimleri ile akım arasında lineer bir ilişkinin olduğu

tespit edilmiştir.

Şekil 4.7. Sefadroksilin asetat pH 5 tamponunda 0,005 mM ile 0,05 mM arasında değişen sefadroksil derişimlerine karşı DPV ile elde edilen akım değerlerinin grafiği

y = 6,462E-04x + 5,443E-07R² = 9,999E-01

0,0E+00

7,0E-06

1,4E-05

2,1E-05

2,8E-05

3,5E-05

0,0E+00 1,0E-02 2,0E-02 3,0E-02 4,0E-02 5,0E-02

Derişim (mM)

Sefadroksilin elektrokimyasal davranışının incelenmesinde, destek elektrolit ve pH

değişkenlerinden sonra pik potansiyeli ve pik akımına tarama hızının etkisi

araştırılmıştır. Bu amaçla pH’sı 5’e ayarlanmış 0,2 M asetat tamponunda 0,5 mM

sefadroksil için 5-750 mVs-1 arasındaki çeşitli tarama hızlarında voltamogramlar

alınmış ve bu voltamogramlar Şekil 4.8’de verilmiştir. Diferansiyel puls

voltamogramında +0,90 V civarında gözlenen pike dönüşümlü voltamogramında

rastlanmamıştır.

Şekil 4.8. 0,5 mM sefadroksil içeren çözelide farklı tarama hızlarında alınan dönüşümlü voltamogramlar

4.1.2. Sefoperazonun elektrokimyasal davranışı

Sefoperazonun elektrokimyasal davranışını diferansiyel puls voltametri (DPV)

yöntemiyle inceleyebilmek için öncelikle yükseltgenme geriliminin belirlenmesi

gerekmektedir. Bu amaçla çalışan tamponların sefoperazon ilave edilmeden önce ve

edildikten sonra alınan voltamogramları karşılaştırılmıştır ve Şekil 4.9’de görüldüğü

gibi yaklaşık +1,00 V geriliminde sefoperazona ait bir yükseltgenme piki

gözlenmiştir.

Şekil 4.9. a) Sefoperazon bulunmayan ve b) 0,1 mM sefoperazon içeren çözeltide (0,2 M asetat pH 5,25 tamponu) alınan DPV voltamogramlarının karşılaştırılması

Sefoperazonun karbon grafit elektrotu ile yükseltgenme geriliminin belirlenmesinden

sonra çalışma ortamını belirlemek amacıyla Britton-Robinson (pH 2-12), asetat (pH

3,5-5,5) ve fosfat (pH 2-8) tampon çözeltilerinde 0 V ile +1,5 V arasında DPV

yöntemiyle voltamogramları alınmıştır. Şekil 4.10, 4.11 ve 4.12’de sırasıyla asetat,

Britton Robinson ve fosfat tamponlarında0,1 mM sefoperazon için pH-akım

grafikleri verilmiştir.

Şekil 4.10. 0,1 mM sefoperazonun asetat tamponunda pH-akım grafiği

9,00E-07

1,40E-06

1,90E-06

2,40E-06

2,90E-06

3,40E-06

4 4,5 5 5,5 6

0,2 M Asetat tamponu

Şekil 4.11. 0,1 mM sefoperazonun fosfat tamponunda pH-akım grafiği

Şekil 4.12. 0,1 mM sefoperazonun Britton Robinsom tamponunda pH-akım grafiği

Her bir tampon için pH’ya karşı yükseltgenme pik akımları grafiğe geçirildiğinde

(Şekil 4.13) sefaperazonun en yüksek elektroaktivite gösterdiği elektrolitin pH 5,25

olan asetat tamponu olduğuna karar verilmiştir.

1,40E-06

1,60E-06

1,80E-06

2,00E-06

2,20E-06

2,40E-06

5 6 7 8 9 10

pH0,2 M Fosfat tamponu

0,00E+00

3,00E-07

6,00E-07

9,00E-07

1,20E-06

1,50E-06

4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5

pH0,04 M Britton Robinson tamponu

Şekil 4.13. 0,1 mM sefoperazonun pik akımına destek elektrolit ve pH etkisi

Bu çözeltide 0,05 mM ile 1 mM aralığındaki sefoperazon derişimleri için alınan

diferansiyel puls voltamogramları Şekil 4.14’de verilmiştir.

Şekil 4.14. pH 5,25 asetat tamponunda 0,05 mM ve 1 mM arasında değişen sefoperazonun derişimleri için alınan diferansiyel puls voltamogramları

Şekil 4.15’deki grafik incelendiğinde 0,05 mM ile 1 mM aralığındaki sefoperazon

derişimleri ile akım değerleri arasındaki ilişkinin lineer olduğu görülmüştür ve

regresyon katsayısı 0,9989 olarak bulunmuştur.

0,00E+00

5,00E-07

1,00E-06

1,50E-06

2,00E-06

2,50E-06

3,00E-06

3,5 4,5 5,5 6,5 7,5 8,5 9,5

pH0,2 M Asetat tamponu0,2 M Fosfat tamponu0,04 M Britton Robinson tamponu

y = 4,467E-06x + 1,974E-06R² = 9,989E-01

0,00E+00

1,00E-06

2,00E-06

3,00E-06

4,00E-06

5,00E-06

6,00E-06

7,00E-06

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2

Derişim (mM)

Şekil 4.15. Sefoperazonun asetat pH 5,25 asetat tamponunda 0,05 mM ile 1 mM arasında değişen sefoperazon derişimlerine karşı elde edilen akım değerinin grafiği

Optimum destek elektrolit ve pH belirlendikten sonra dönüşümlü voltametri yöntemi

ile pik potansiyeli ve pik akımına tarama hızının etkisi araştırılmıştır. 0,1 mM

sefoperazonun CV yöntemi ile 5-750 mVs-1 aralığındaki çeşitli tarama hızlarında

voltamogramları alınmış ve bu voltamogramlar Şekil 4.16’da verilmiştir.

Şekil 4.16. 0,1 mM sefoperazonun 0,2 M asetat tamponunda (pH 5,25), karbon grafit elektrottaki dönüşümlü voltametri voltamogramları

Tablo 4.1. 0,1 mM sefoperazonun tarama hızıyla akım ve potansiyel değişimi

Tarama Hızı υ(mVs-1)

Tarama Hızının Karekökü, υ1/2

Tarama Hızının Logaritması, logυ

Pik Akımı, Ip(μA)

Pik Akımının Logaritması, logip

Pik Gerilimi (V)

Tablo 4.1 incelendiğinde tarama hızı arttıkça yükseltgenme pik potansiyelinin daha

anodik değerlere kaydığı görülmüştür. Pik potansiyelinin artan tarama hızı ile daha

anodik değerlere kayması, herhangi bir indirgenme pikinin gözlenmemesi ile birlikte

değerlendirildiğinde sefoperazonun karbon grafit elektrot yüzeyindeki

yükseltgenmesinin tersinmez olduğu sonucu çıkartılabilir.

Tarama hızının pik potansiyeline etkisinin yanında, pik akımına etkisi de

incelenmiştir. Bu amaçla ip-υ1/2 (Şekil 4.17) ve logip-logυ (Şekil 4.18) grafikleri

çizilmiştir.

Şekil 4.17. Sabit derişimde pik akımının tarama hıının karekökü ile değişimi

Şekil 4.18. Sabit sefoperazon derişiminde pik akımının logaritmasının tarama hızının logaritması ile değişimi

Pik akımının tarama hızının karekökü ile doğrusal olarak değişmesi (R2= 0,997) ve

pik akımının logaritmasının tarama hızının logaritmasına karşı grafiğe geçirildiğinde

elde edilen grafiğin eğiminin 0,4942 olması sefoperazonun karbon grafit elektrot

yüzeyindeki yükseltgenmesinin difüzyon kontrollü olduğunu göstermektedir.

y = 2,453E+00x - 1,485E+00R² = 9,975E-01

0,00E+00

1,00E+01

2,00E+01

3,00E+01

4,00E+01

5,00E+01

6,00E+01

7,00E+01

0 5 10 15 20 25 30

ı (μA

Karekök tarama hızı (mVs-1)

y = 4,942E-01x + 3,783E-01R² = 9,897E-01

0,00E+00

3,00E-01

6,00E-01

9,00E-01

1,20E+00

1,50E+00

1,80E+00

2,10E+00

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5

Log tarama hızı

4.2. Sefolasporin Grubu Antibiyotiklerin Farmasötik ve Biyolojik Numunelerde

Tayini

Bu tez kapsamında incelenen sefadroksil ve sefoperazonun elektrokimyasal

davranışlarıyla ilgili veriler, söz konusu ilaç etken maddelerin nicel tayini için

voltametrik yöntem geliştirilebileceğini göstermiştir.

İlaç etken maddelerinin kan, idrar ve farmasötik numunelerde miktarını belirlemek

ve geliştirdiğimiz yöntemin doğruluğunu kontrol etmek için ilaç etken maddelerinin

analizi ve geri kazanım çalışmaları yapılmıştır.

4.2.1. Sefoperazonun farmasötik numunelerden elektrokimyasal tayini

Farmasötik numunelerde sefoperazon tayini için öncelikle optimum ortam olduğuna

karar verilen asetat pH 5,25 tamponunda ölçülen, yükseltgenme pik akımları grafiğe

geçirilerek kalibrasyon doğrusu oluşturulmuştur. Oluşturulan kalibrasyon doğrusu

aralığına giren derişimler de hazırlanan farmasötik numunenin karbon grafit elektrot

ile voltamogramları alınmış ve numunedeki sefoperazon miktarı tayin edilmiştir.

Şekil 4.19’de farmasötik numunenin DPV ile alınan voltamogramları gösterilmiştir.

Şekil 4.19. Sefoperazon içeren sülperazon isimli farmasötik numunenin pH 5,25

asetat tamponunda 0,50 mM ve 0,75 mM derişimlerinde DPV yöntemi ile alınan voltamogramları

Sefoperazon içeren farmasötik numunede (sülperazon) sefoperazonun

yükseltgenmesine ait pikin belirgin olduğu ve pik akımının sefoperazonun artan

derişimi ile arttığı gözlenmiştir.

4.2.2. Sefoperazonun biyolojik numunelerden elektrokimyasal tayini

Kan numunesinde sefoperazon tayini için öncelikle optimum ortam olarak seçilen

asetat pH 5,25 tamponunda sefoperazonun 0,05 mM–1mM derişim aralığında elde

edilen yükseltgenme pik akımları grafiğe geçirilerek kalibrasyon doğrusu

oluşturulmuştur. Kan numunesinin analizi kalibrasyon doğrusu derişim aralığında

standart ekleme metodu ile gerçekleştirilmiştir. Şekil 4.20’de sefoperazon içeren kan

numunesinin DPV ile alınan voltamogramları gösterilmiştir.

Şekil 4.20. Sefoperazon içeren kan numunesinin pH 5,25 asetat tamponunda 0,30 mM, 0,50 mM ve 0,75 mM derişimleri için alınan DPV yöntemi ile alınan voltamogramları

Kan numunesinde sefoperazonun yükseltgenmesine ait pikin belirgin olduğu ve pik

akımının sefoperazonun artan derişimi ile arttığı gözlenmiştir. Gerekli hesaplamalar

yapılarak geri kazanım değerleri hesaplanmıştır.

İdrar numunesinde sefoperazonun tayini çalışmasında sefoperazonun yükseltgenme

geriliminde herhangi bir pik gözlenmemiştir (Şekil 4.21).

Şekil 4.21. Kan numunesinin pH 5,25 asetat tamponunda alınan DPV yöntemi ile alınan voltamogramları

4.2.3. Sefadroksilin farmasötik ve biyolojik numunelerden elektrokimyasal

tayini

Piyasada sefadroksil içeren ilaç formülasyonu bulunmadığından, bu bileşiğin

farmasötik numuneden tayini gerçekleştirilememiştir.

Sefadroksil tayini için yapılan idrar ve kan numunelerinde sefadroksilin

yükseltgenme geriliminde (+0,90 V) herhangi bir pike rastlanmamıştır (Şekil 4.22,

Şekil 4.23).

Şekil 4.22. Kan numunesinin pH 5,00 asetat tamponunda alınan DPV yöntemi ile

alınan voltamogramları

Şekil 4.23. İdrar numunesinin pH 5,00 asetat tamponunda alınan DPV yöntemi ile

alınan voltamogramları

5. SONUÇ

Antibiyotiklerle yapılan tedavilerin etkinliği, antibiyotiklerin organizmalar tarafından

algılanmasına, doku ve organdaki derişimine ve organizmalardaki bozulma zamanına

bağlıdır. Ayrıca tedavinin başarısı için seçilen ilacın etki alanı, canlı bünyede

etkilediği organ/organlar, etki gücü, tedavi edici dozu, kullanım süresi, yan etkileri,

diğer ilaçlarla etkileşimi, canlı bünyeden atılma şekli ve toksik etkileri iyi

araştırılmalıdır. İlaç geliştirme ve uygulama çalışmalarında geliştirilen ilaçların bazı

kimyasal/biyokimyasal, farmakolojik ve toksikolojik özelliklerinin belirlenmesi için

bu ilaçların;

� Hedef doku ve organlarının,

� Varsa metabolit(ler)inin,

� Canlı bünyeden uzaklaştırma şekli ve yolunun

belirlenmesioldukça önemlidir. Bu parametrelerin belirlenmesinde ilaç etken

maddelerinin ve/veya ilaçlar ile etkileşen maddelerin canlı bünyede veya bünye

dışında ilacın alınmasını takip eden farklı zamanlarda yüksek doğruluk ve kesinlikte

tayin edilebilmeleri gereklidir. Bunun için validasyonu yapılmış, düşük maliyetli ve

hızlı ilaç analiz yöntemlerine ihtiyaç duyulmaktadır.

Araştırma, geliştirme ve kalite kontrol çalışmalarında kullanılmak üzere bilinen pek

çok etken madde ve ilaç için geliştirilmiş analiz yöntemleri, Amerikan Farmakopesi

(USP) ile Avrupa Farmakopesi (EP) ve İngiliz Farmakopesi (BP)’de

yayınlanmaktadır.

Analiz yöntemleri, oluşturulan ilaç formunda yer alan (tablet,kapsül vb.) etken

maddenin tanımlanmasında, beyan edilen dozun nicel analizinde ve her ilaç

formundaki dozun eşit olduğunu kanıtlamak amacıyla kullanılmaktadır. Elde edilen

in-vitro değerler klinik çalışmalarda katı doz formlarındaki in-vivo bioyararlanım ile

bağdaştırılabilir.

Geliştirilen yeni etken maddeler için mevcut analiz yöntemlerinin daha güvenilir,

duyarlı ve uygun maliyetli hale getirilebilmesi önem taşımaktadır. Gelişen teknoloji

ile kullanımı kolay, hızlı cevap verebilen, otomasyona elverişli ve yüksek hassasiyete

sahip yeni cihaz ve teknikler kullanılarak yeni analiz yöntemleri geliştirme

çalışmaları artan bir hızla devam etmektedir.

Yeni analitik yöntemlerin geliştirilmesi, mevcut analitik yöntemlerin iyileştirilmesi

ve yöntemlerin validasyonu; maliyetinin yanında zaman ve deneyimde gerektiren bir

süreci kapsamaktadır.

1990’ların ortalarına kadar biyolojik sıvılardaki ve dokulardaki antibiyotiklerin

içeriği sıklıkla mikrobiyolojik yöntemlerle tayin edilmekteydi. Bu yöntemin en

büyük dezavantajı numune içeriğinin bilinmemesiydi. Bu durum aynı anda birden

fazla antibiyotiğin kullanılması ve organizma içinde antibiyotiğin çok fazla sayıda

metabolitinin oluşmasıyla ilişkilidir. Diğer zorluğu ise analizlerin uzun zamanda

gerçekleşmesidir.

Günümüzde ilaç analizlerinde çeşitli analitik yöntemler kullanılmaktadır. Bunlar

arasında en yaygın olarak kullanılanları kromatografik yöntemlerdir. Biyolojik

ortamlarda bulunması muhtemel hücre ve doku bileşenleri ile ilaç ve ilaç ile ilgili

bazı moleküllerin tayini için genelde kromatografik yöntemler ve bu yöntemler ile

uyum sağlayabilen bazı sistemler kombine halde kullanılmaktadır. Bu yöntemlerin

aynı anda çok sayıdaki molekülün tayinini mümkün kılması, kolay uygulanabilir

olması, tekrarlanabilir sonuçlar vermesi gibi bir takım üstünlükleri vardır. Ancak bu

üstünlüklerin yanı sıra karmaşık ve pahalı cihazlara gereksinim duyulması gibi

dezavantajlarıda mevcuttur. Ayrıca bu yöntemlerin uygulanmasında fazla

miktarlarda kimyasala ihtiyaç duyulması da ayrı bir dezavantajdır.

Son zamanlarda voltametrik yöntemlerin elektrokimyasal olarak aktif olan türlerin

tayininde yaygın bir şekilde kullanılmaya başlanması oldukça dikkat çekicidir. Bu

yöntemler kolay uygulanabilmekte, diğer yöntemlerden daha az miktarlarda kimyasal

kullanılmakta ve gerekli sistemler daha ucuza kurulabilmektedir. En önemlisi,

geliştirilen elektrokimyasal yöntemlerin gözlenebilme ve alt tayin sınırları diğer

yöntemlerde bulunanlara göre oldukça düşük olabilmektedir. Ayrıca numunenin ayrı

bir ön işleme tabii tutulmaması bu yöntemlerin ilaç analizlerindeki kullanımını

arttırmaktadır.

Beta laktam grubunda yer alan ve antibakteriyel tedavide yaygın olarak kullanılan

sefalasporinlerin tayini için geliştirilen spektrometri, kromatografi ve

elektrokimyasal yöntemler mevcuttur.

Yapılan literatür taramalarında sefadroksil ve sefoperazonun elektrokimyasal

davranışlarının incelenmesi ve voltametrik tayini için çalışma elektrotu olarak karbon

grafit elektrotun kullanıldığı çalışmaya rastlanmamıştır.

Karbon grafit elektrot,

� Ucuz olması,

� Kolay bulunabilmesi,

� Elektrokimyasal olarak inaktif özellik taşıması,

� Tek ve çok kullanımlık olması gibi özellikleriyle analizler için uygun bir

çalışma elektrotudur.

Çalışmanın ilk aşamasında sefalosporin grubunda yer alan sefadroksil ve

sefoperazonun elektrokimyasal davranışları üzerine destek elektrolit ve pH’nın etkisi

(Britton Robinson, asetat ve fosfat) karbon grafit elektrot kullanılarak DPV

tekniğiyle incelenmiştir. Daha sonra bu iki ilaç etken maddesinin çeşitli ortamlardaki

nicel tayini için voltametrik yöntem geliştirilmesi planlanmıştır.

5.1. Sefolasporinlerin Elektrokimyasal Davranışlarının İncelenmesi

Bileşiklerin elektrokimyasal tayinlerinin yapılabilmesi için öncelikle elektrokimyasal

davranışlarının bilinmesi gerekmektedir. Sefadroksil ve sefoperazonun

elektrokimyasal davranışları farklı destek elektrolitlerde (sülfürik asit, fosfat, asetat

ve Britton Robinson) incelenmiştir. Bu amaçla bileşiklerin 0,0 V ile +1,5 V gerilim

aralığında diferansiyel puls voltametri yöntemi ile 3’er kez voltamogramları alınarak

bileşiklere ait en yüksek yükseltgenme akımlarının elde edildiği destek elektrolit ve

pH belirlenmiştir. Pik akımları-pH grafikleri (Şekil 4.5, Şekil 4.13) incelendiğide en

yüksek akım değerleri sefoperazon için pH 5,25 asetat tamponunda, sefadroksil için

asetat pH 5,00 tamponunda elde edilmiştir.

Sefadroksil ve sefoperazon için belirlenen maksimum yükseltgenme akımlarının

gözlendiği tampon ve pH koşulları çizelge 5.1’de verilmiştir.

Çizelge 5.1. Sefalosporinler için elde edilen optimum çalışma koşulları

Bileşik Tampon Optimum pH

Sefadroksil

Sefoperazon

Asetat

Sefadroksilin ve sefoperazonun belirlenen optimum ortamlardaki yükseltgenme pik

gerilimleri ile akımları ve N=3 için hesaplanan standart sapma değerleri Çizelge

5.2’de verilmiştir.

Çizelge 5.2. Sefadroksil ve sefoperazon için yükseltgenme gerilimi ve yükseltgenme akım değerleri

Bileşik Yükseltgenme Gerilimi Yükseltgenme Akımı

Sefadroksil

Sefoperazon

1,02 V (±0,01)

1,12 V (±0,01)

7,19 μA (±0,20)

2,28 μA (±0,34)

Optimum koşullarda sefadroksil ve sefoperazon için hazırlanan kalibrasyon grafikleri

en küçük kareler yöntemiyle değerlendirilmiş ve aşağıdaki formüller kullanılarak

gözlenebilme sınırı (LOD) ve alt tayin sınırı (LOQ) hesaplanmıştır.

LOD = (3×Sb)/m(5.1)

LOQ= (10×Sb)/m(5.2)

Burasa Sb, kalibrasyondoğrusunda başlangıç ordinatının standart sapması ve m,

kalibrasyon doğrusunun eğimidir.

Çizelge 5.3. Sefadroksilve sefoperazon için gözlenebilme ve alt tayin sınır değerleri

Bileşik LOD LOQ

Sefadroksil

Sefoperazon

5,506×10-7

7,608×10-6

1,835×10-5

2,536×10-5

Bileşiklerin elektrokimyasal davranışları üzerine destek elektrolit ve pH etkisinin

incelenmesinden sonra pik potansiyeli ve pik akımına tarama hızının etkisi

araştırılmıştır. Sabit derişimde dönüşümlü voltametri yöntemi 5-750 mVs-1

aralığındaki tarama hızlarında alınan voltamogramlar incelendiğinde tarama hızı

arttıkça pik potansiyelinin daha yüksek potansiyellere kayması ve herhangi bir

indirgenme pikinin gözlenmemesi, bileşiklerin karbon grafit elektrot yüzeyindeki

yükseltgenmesinin tersinmez olduğunu göstermektedir.

Voltametrik yöntemlerde akım türünü belirlemek oldukça önemlidir. Akım türünü

belirlemek amacıyla pik akımı-tarama hızının karekökü (ip-υ1/2) ve pik akımının

logaritması-tarama hızının logaritması (logip-logυ) grafikleri çizilmiştir.

Pik akımının, tarama hızının karekökü ile doğrusal değişmesi (Şekil 4.17, R2=0,997)

bileşiğin karbon grafit yüzeyindeki yükseltgenmesinin difüzyon kontrollü olduğunu

düşündürmüştür. Pik akımının logaritmasının tarama hızının logaritması ile değişimi

incelendiğinde ise elde edilen doğrusal grafiğin eğimi 0,49 olarak hesaplanmıştır

(Şekil 4.18). Bu değer difüzyon kontrollü mekanizmalar için önerilen 0,50 değerine

oldukça yakındır. Yükseltgenme absorbsiyon kontrollü olsaydı, eğimin 0,50 değil 1,0

değerine çok daha yakın olması beklenirdi. Sonuç olarak çalışma elektrotu ile bileşik

arasında gerçekleşen elektron aktarımının elektrot/çözelti arayüzeyinde gerçekleştiği

söylenebilir.

5.2. Farmasötik Numunelerden Sefalosporinlerin Tayini

Elektrokimyasal davranışı incelenen bileşiklerden sefadroksili içeren ilaç

formülasyonu piyasada bulunamadığından, bu bileşiğin farmasötik numunelerde

tayini yapılamamıştır.

Sefoperazonun farmasötik numunelerdeki miktarını belirlemek ve geliştirdiğimiz

yöntemin doğruluğunu kontrol etmek için Sülperazon isimli flakon formundan

sefoperazonun analizi ve geri kazanım deneyleri yapılmıştır. Numune analizi

sefaperazon için optimum ortam olan asetat pH 5,25 tamponunda gerçekleştirilmiştir.

Bu çözeltide çizilen kalibrasyon grafiği kullanılmıştır (Şekil 4.15). Farmasötik

numuneden hazırlanan çözelti, kalibrasyon aralığına giren sefoperazon

derişimlerinde seyreltilmiştir. İlaç numunesinde verilen ve elektrokimyasal olarak

tayin edilen sefoperazon miktarı Çizelge 5.4’de verilmiştir. Geri kazanım değerinin

%100’e yakın olması geliştirilen yöntemin doğruluğunu göstermektedir

Çizelge 5.4. Sefoperazon için çalışılan farmasötik numunenin tayin sonuçları

Nunune Tablet derişimi Tayin edilen derişim %BSS RF

Sülperazon 2×10-4 M 2,02×10-4 M 0,13 %101,5

5.3. Biyolojik Numunelerden Sefalasporinlerin Tayini

Sefadroksil ve sefoperazonun serum ve idrar numunelerinde tayin edilip

edilemeyeceği de araştırılmıştır. Bu amaçla serum ve idrar numunelerine, standart

sefadroksil ve sefoperazon çözeltileri eklenmiş ve DPV voltamogramları alınmıştır.

Aynı miktarda sefadroksil, destek elektrolite katıldığında elde edilen

voltamogramlarda bir yükseltgenme pikine rastlanmasına rağmen; serum ve idrar

içeren numunelerde herhangi bir pik gözlenmemiştir.

Kan ve idrar numunelerine kalibrasyon doğrusu aralığında sefoperazon katılmış ve

DPV voltamogramları kaydedilmiştir. Sefoperazon içermeyen serum numunelerinde

ilgili potansiyel bölgesinde herhangi bir pik rastlanmamakla birlikte sefoperazon

ilavesiyle pik oluşumu gözlenmiştir. İdrar numunesinde ise etken maddeye ait

herhangi bir pike rastlanmamıştır.

Çizelge 5.5. Sefoperazon için çalışılan kan numunesinin tayin sonuçları

Nunune Kan derişimi Tayin edilen derişim %BSS RF

Kan 2,5×10-4 M 2,57×10-4 M 0,70 %102,3

Yapılan literatür taramasında sefalosporin grubu bileşiklerin elektrokimyasal

davranışlarının incelendiği ve voltametrik tayinlerin yapıldığı az sayıda çalışmaya

rastlanmıştır. Bu çalışmalarda damlayan civa elektrot kullanılmıştır (Hammam vd.,

2006). Bu elektrot çok kolay oksitlenir ve bu yüzden civanın anot elektrot olarak

kullanılmasını büyük ölçüde sınırlar. Ayrıca damlayan civa elektrotun istenmeyen

diğer bir yanıda faradayik olmayan artık akım ve yükleme akımı vermesidir (Hoang

vd., 2013). Böyle bir akım, metotun konsantrasyon hassaslığını düşürür. Bu sebeple

karbon grafit elektrotun hem indirgenme hem yükseltgenme bölgesinde geniş

çalışma aralığına sahip olması önemli avantajlar sağlamıştır.

Sonuç olarak sefoperazon ve sefadroksilin hiçbir ön işleme tabi tutulmaksızın analiz

edilmesi, az miktarda analitle çalışılması deneyler sırasında gözlenen avantajlar olup

yöntemin kolaylığını göstermektedir. Ayrıca yapılan çalışmalar sırasında uygulanan

yöntemin hızlı, ayırt edici ve ekonomik bir yöntem olduğu belirlenmiştir.

KAYNAKLAR

Ali Ahmed, M.S., Elbashir A.A., Aboul-Enein, H.S., 2011. New SpectrophotometricMethod for Determination of Cephalosporinsin Pharmaceutical Formulations. Arabian Journal of Chemistry, 11, 20.

Akkan, G., 1997. Pratikte Antibiyotik Kullanımı Sempozyumu. İstanbul Üniversitesi Cerrahpaşa Tıp Fakültesi Sürekli Tıp Eğitimi Etkinlikleri, 2-3 Mayıs, İstanbul, 53-62.

Bard, A.J., Rubinstein, L.F., 1999. Electrochemical Methods – Fundamantels and

Applications, John Wiley & Sons INC., 833p, New York. Bailey, R.R., Peddie, B., Blake, E., 1981. Serum and Urine Levels of Cefoperazone

in Severe Chronic Renal Failure: Single and Multible Dose. Apıs INC. 41p, New York.

Battilotti, M., Colapicchioni, C., Giannini, I., Porcelli, F., Campanella, L., Cordatore,

M., Mazzei, F., Tomassetti, M., 1989. Characterization of Biosensors Based on Membranes Containing a Conducting Polymer, Anal. Chim. Acta, 221, 157-161.

Becker, M., Zittlau, E., Petz, M., 2004. Resudie Analysis of 15 Penicillins and

Cephalosporins in Bovine Muscle, Kidney and Milk by Liquid Chromatography-Tandem Mass Spectrometry. Analytica Chimica Acta, 520, 19-32.

Billova, S., Kizek, R., Jelen, F., 2003. Square-Wawe Voltammetric Determination of

Cefoperazone in A Bacterial Culter, Pharmaceutical Drug, Milk and Urine. Anal Bional Chem, 377, 362-369.

Bond, A.M. 1980. Modern Polarografic Methods in Analytical Chemistry, Marcel

Dekker INC., 523p, New York Borman, S.A., Osteryoung, R.A., Osteryoung J.G., O'Dea, J.J. 1982. Anal. Chemistry

Pulse Voltammetry-Today and Tomorrow, Pittsburgh Conference, 54, 698A. Brezina, M., Zuman, P., 1958. Polarography in Medicine, Biochemistryand

Pharmacy. Interscience Pyblishers, 862p, New York. Buerk, D.G., 1993. Biosensors: Theory and Applications,Technomic Publishing

Company INC., 213p, USA. Chiti, G., Marrazza, G., Macsini, M., 2001. Electrochemical DNA Biosensor for

Environmental Monitoring. Analytica Chimica Acta, 427, 155.

Christie, I.M., Treloar, P.H., Vadgama, P., 1992. Plasticized Poly(Vinyl Chloride) as A Permselective Barrier Membrane for High-Selective. Analytica Chimica Acta, 269, 65-73.

Clark, L. C., Lyons, C., 1962. Electrode System for Continuous Monitoring in

Cardiovascular Surgery. Ann. NY Acad. Sci., 102, 29-45. Dinçkaya, E., Çağin, M., Telefoncu, A., 1994. Enzymatic Method for The

Spectrophotometric Determination of Aspartame. Food Chemistry, 50, 95-97. Doğan B., Uslu B., Özkan S.A., 2005. Electrochemical Studies of Ganciclovir At

Glassy Carbon Electrodes and İts Direct Determination in Serum and Pharmaceutics by Square Wave and Differential Pulse Voltammetry.

Doğan, B., Gölcü, A., Dolaz, M., Özkan, S.A., 2009. Electrochemical Behaviour of

The Bactericidal Cefoperazone and İts Selective Voltametric Determination in Pharmaaceunitical Dosage Forms and Human Serum. Current Pharmaceutical Analysis, 5, 179-189.

Dumitriv, S., Papu, M., 1988. Polymeric Biomaterials As Enzyme and Drup Carriers.

J. Bioact. Compat. Pol., 3, 243-312. Eggins, B.R. 1996. Biosensors: an Introduction, John Wiley and Sons Ltd. and B.G.

Teubner, West Sussex, 210 s. El-Desoky, H.S., Ghoneim, E.M., Ghoneim, M.M., 2005. Voltammetric Behavior

and Assay of The Antibiotic Drug Cefazolin Sodium in Bulk Form and Pharmaceutical Formulation at A Mercury Electrode. Journal Of Pharmaceutical And Biomedical Analysis, 39, 1051–1056.

El-Maali, N., 2000. Voltammetric Analysis of Ceftazidime After Preconcentration at

Various Mercury and Carbon Electrodes: Application to Sub-ppb Level Determination in Urine Samples. Talanta, 51, 957–968.

El-Maali, N., Ali, A.M.M., Ghandour, M.A., 2005. Electrochemical Reducton and Oxidation of 2 Cephalosporin Antibiotics-Ceftriaxone (Rocephin) And Cefoperazone (Cefobid). Electroanalysis, 5, 599-604. Elmosallamy, M.A.F., 2006. New Potentiometric Sensors for Creatinine, Analytica

Chimica Acta, 564, 253-257. Erdem, A., Özsöz, M., 2002. Electrochemical DNA Biosensors Based on DNA Drug

İnteractions. Electroanalysis, 14, 965–974. Erdoğdu G., 1995. Bazı Biyokimyasal Moleküllerin İletken Polimer Elektrotlardaki

Voltametrik Davranışlarının İncelenmesi. İnönü Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora tezi, 122s, Malatya.

Fagain, C.O., 2003. Enzyme Stabilization-Recent Experimental Progress. Enzyme

and Microbial Technology, 33, 137–149.

Gür, D., 2002. Bakterilerde Antibiyotiklere Karşı Direnç. Nobel Tıp Kitabevleri, 182s, İstanbul.

Hall, E.A.H., 1990. Biosensors,Open University Press, 47s, England. Hammam, E., El-Attar M.A., Beltagi, A.M., 2006. Voltammetric studies on the

antibiotic drug cefoperazone Quantification and pharmacokinetic studies, Journal of Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 42, 523–527.

Haskılıç, G., 2005. Asiklovirin Elektrokimyasal Davranışı ve İlaçlarda Voltametrik

Yöntemler İle Miktarının Belirlenmesi. Çanakkale On Sekiz Mart Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 66s, Çanakkale.

Hoang, V.D., Huyen, D.T., Phuc, P.H. 2013. Adsorptive Cathodic Strippting

Voltametric Determination of Cefoperazone in Bulk Powder, Pharmaceutical Dosage Forms and Human Urine. Analitical Methods in Chemistry, 2013, 397-914.

Jamasbi, E.S., Rouhollahi, A., Shahrokhian, S., Haghgooc, S., Aghajani, S., 2006.

The Electrocatalytic Examination of Cephalosporins at Carbon Paste Electrode Modified with Cosalophen. Talanta, 71, 1669–1674.

Kfoury, J.N.S, Araj, G.F., 2003. Recent Development in B-Lactamases and Extended

Spektrum Blactamases. British Journal Medicine, 327, 1209-13. Kim, J.P., Kim, S.P., 1981. Clinical Studies With Cefoperazone in The Treatment of

Bacterial İnfections in Surgial Practice. Drugs, 22, 87. Kissinger, P.T., Heineman, W.R., 1996. Laboratory Techniques in Electroanalytical

Chemistry, Marcel Dekker INC, 989p, New York. Koç Türkoğlu, F., 2008. Pediatri Kliniğine Başvuran Annelerin Çocuklarda

Antibiyotik Kullanımı Konusundaki Bilgi ve Tutumlarının Araştırılması. Göztepe Eğitim Ve Araştırma Hastanesi Aile Hekimliği, Uzmanlık Tezi, 14s, İstanbul.

Labuda, J., Bubnicova, K., Kovalova, L., Vanickova, M., Mattusch, J., Wennrich R.,

2005. Voltammetric Detection of Damage to DNA by Arsenic Compounds at a DNA Biosensor, Sensors, 5, 411-423.

Laux, G., Baumann, P., Hiemke, C. 2007. Therapeutic Drug Monitoring of

Antidepressants Clinical Aspects. Journal of Neural Transmission, 72, 261–267.

Lin, C., Chen, H., Lin., E. C., Lin., K., Huang., H., 2000. Optimization of Separation

and Migration Behavior of Cephalosporins in Capillary Zone Electrophoresis. Journal of Chromatography A, 879, 197–210.

Lin, T.Y., Hu, C.H., Chou, T.C., 2004. Determination of Albumin Concentration by

MIP-QCM Sensor. Biosensors and Bioelectronics, 20, 75-81.

Lucarelli, F., Marazza, G., Palchetti, I., Cesaretti, S., Mascici, M., 2002. Coupling of An İndicator-Free Electrochemical DNA Biosensor with Polymerase Chain Reaction for The Detection of DNA Sequences Related to The Apolipoprotein E. Analytica Chimica Acta, 469, 93-99.

Lucarelli, F., Palchetti, I., Marazza, G., Mascini, M., 2002. Electrochemical DNA

Biosensor As A Screening Tool for The Detection of Toxicants in Water and Waste Water Samples. Talanta, 56, 949-957.

Marazza, G., Chianella, I., Macsini, M., Anichini, M., 2000. Detection of Human

Apolipoprotein E Genotypes with DNA Electrochemical Biosensor Coupled with PCR. Clinica Chimica Acta, 46, 31-37.

Merkoci, A., Fabregas, E., Alegret, S., 1999. Consolidated Biocomposite Membrane

Technology for Production of Potentiometric Biosensors. Sensors and Actuators B, 60, 97-105.

Monk, P.S.M., 2001. Fundamentals of Electroanalytical Chemistry. John Wiley &

Sons INC., Wiley VHC., 362p, New York. Montesissa, C., Villa, R., Anfossi, P., Zanoni, R., And Carli, S. 2003.

Pharmacodynamics and Pharmacokinetcs of Cefoperazone and Cefamandole in Dods Following Single Dose İntravenous and İntramuscular Administration. The Veterinary Journal, 166, 170-6.

Ojani, R., Raoof, J., Zamani, S., 2010. A Novel Sensor for Cephalosporins Based on

Electrocatalytic Oxidation by Poly(O-Anisidine)/SDS/Ni Modified Carbon Paste Electrode. Talanta, 81, 1522–1528.

Opal, S.M., Medeiros, AA., 2005. Molecular Mechanisms of Antibiotic Resistance in

Bacteria. Elsevier Churchill Livingstone INC, 260p, Pennsylvania. Öncül, O., 2002. Akılcı Antibiyotik Kullanımı Ve Erişkinde Toplumdan Edinilmiş

Enfeksiyonlar. İstanbul Üniversitesi Cerrahpaşa Tıp Fakültesi Sürekli Tıp Eğitimi Etkinlikleri, Kasım 2002, İstanbul, 23-28.

Quesada-Molina, C., Garcia-Campana, A.M., Olmo-Iruela, M., 2013. Ion-paired

Extraction of Cephalosporins in Acetone Prior to Their Analysis by Capillary Liquid Chromatography in Environmental Water and Meat Samples. Talanta, 115, 943-949.

Pajchel, G., Tyski, S., 2000. Adaptation of Capillary Electrophoresis to The

Determination of Selected Cephalosporins for İnjection. Journal of Chromatography A, 895, 27–31.

Patriarche, 1979. Applications of Polarography and Voltametry in Analysis for

Drugs. Analytica Chimica Acta, 196, 193-204.

Perçin, S., 2008. Bazı Sülfonamitlerin Elektrokimyasal ve Kromatografik Davranışlarının İncelenmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 170, Isparta.

Piletsky, S.A., Turner, A.P.F., 2002. Electrochemical Sensors Based on Molecularly

İmprinting Polymers. Electroanalysis,14, 317-323. Puig, P., Tempels, A., Borrull, F., Calull, M., Aguilar, C., Somsen, G.W., J. de Jong,

G., 2007. On-Line Coupling of Solid-Phase Extraction and Capillary Electrophoresis for The Determination of Cefoperazone and Ceftiofur in Plasma, Journal of Chromatography B, 856, 365–370.

Reddy, S.M., Vadgama, P., 2002. Entrapment of Glucose in Non-Porous Poly(Vinyl

Chloride). Analytica Chimica Acta, 461, 57-64. Sakallı, D., 2006. Diferansiyel Puls Voltametrisi ile İlaç Analizleri. Ankara

Üniversitesi, Sağlık Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 97s, Ankara. Sarı H.,2005. Karbapenemlere dirençli Gram-negatif Basil İzolatlarinda İmipenem-

EDTA / Meropenem-EDTA Disk Yöntemi ve Modifiye Hodge Testi ile Metallo-Beta- Laktamaz Varlığının Araştırılması. Uzmanlık tezi, İstanbul.

Schugerl, K., 2001. Progress in Monitoring, Modeling and Control of Bioprocesses

During the Last 20 Years. J. of Biotechnology, 85, 149-173. Skoog, Douglas A., West, Donald A., Holler, F. James, 1996. Fundamentals of

Analytical Chemistry. Sounders College Publishing. Skoog, M., Kronkvist, K., Johansson, G., 1992. Blocking of Chemically Modified

Graphite Electrodes by Surfactants. Analytica Chimica Acta, 269, 59- 64. Spichiger-Keller, U.E., 1998. Chemical Sensors and Biosensors for Medical and

Biological Applications. Verlag Chemie, Weinheim, 455. Subba Reddy, G.V., 1996. Estimation of Cephalosporin Antibiotics by Differantial

Pulse Polarography. Talanta, 44;627-631. Şentürk, Z., Birol, İ., Özkan, S.A., 1997 . Determination of Ornidazole in

Pharmaceutical Dosage Forms Based on Reduction at An Activated Glassy Carbon Electrode. İnternational Journal of Pharmaceutics, 157, 137-144.

Taşdemir, İ.H., 2011. Hipertansiyon Tedavisinde Kullanılan Bazı İlaçlardaki Etken

Maddelerin Tayini İçin Elektrokimyasal Yöntemlerin Geliştirilmesi ve Analitik Uygulamaları. Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora Tezi, 243s, Ankara.

Telefoncu, A., 1999. Biyosensörler. Ege Üniversitesi Fen Fakültesi Baskı Atölyesi,

280s. İzmir.

Telefoncu, A., 1997. Enzimoloji, Ege Üniversitesi Fen Fakültesi Baskı Atölyesi, 380s. İzmir.

Tural H., Ertan, N., Gökçel, İ., 2003. Enstrümental Analiz I Elektroanalitik

Yöntemler. Ege Üniversitesi Fen Fakültesi Yayınları, 339s, İzmir. Türe, M., 2008. Fenilefrin Hidroklorür’ün Elektrokimyasal Özelliklerinin

İncelenmesi ve Ticari İlaç Formlarından Miktarının Belirlenmesi. Çanakkale On Sekiz Mart Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 99s, Çanakkale.

Wang, J., 2001. Analytical Electrochemistry, John Wiley & Sons INC., Wiley VHC.,

209p, New York. Wang, L., Zhang, Z., Baoxian Ye, B., 2006. Study on The Electrochemical

Behaviour of The Anticancer Herbal Drug Emodin. Electrochimica Acta, 51, 5961–5965.

Willet, H.P, 1984. Antibacterial Agents. Appleton-Century-Crofts, 191p, Norwalk. Yılmaz, S., Uslu, B., Özkan, S.A., 2001. Anodic Oxidation of Etodolac and İts

Square Wave and Differential Pulse Voltametric Determination in Pharmaceuticals and Human Serum. Talanta, 54, 351-360.

Yılmaz, S., 2008. Analitik Voltametri. 1.Basım, Çanakkale Onsekiz Mart

Üniversitesi Yayınları, Çanakkale, 8. Yılmaz, N., Biryol, İ., 1998. Anodic Voltammetry of Cefotaxime. Journal of

Pharmaceutical and Biomedical Analysis, 17, 1335–1344. Zuman, P., 1962. Application of Polarography to Organic Chemistry. Journal of

Electroanalytical Chemistry, 3, 157-168.

ÖZGEÇMİŞ Adı Soyadı : Seher İPEKÇİ Doğum Yeri ve Yılı : Ceyhan, 1988 Medeni Hali : Bekar Yabancı Dili : İngilizce E-posta : shripkci@hotmail.com Eğitim Durumu Lise : Cemile Hamdi Ongum Süper Lisesi, 2006 Lisans : SDÜ, Fen Edebiyat Fakültesi, Kimya, 2012 Yüksek Lisans: SDÜ, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya, 2014 Yayınları Yıldırım, G., İpekçi, S., Özkorucuklu, S.P., 2013. Investigation of Electrochemical Behaviors of Sulfamethoxazole and Trimethoprime Using Pencil Graphite Electrode. I.Internationally Participated Electrochemistry Workshop, 23-28 June 2013, Muğla, 83. İpekçi, S., Yıldırım, G., Özkorucuklu, S.P., 2013. Electrochemical Behavior and Voltametric Determination of Diclofenac. I.Internationally Participated Electrochemistry Workshop, 23-28 June 2013, Muğla, 43. İpekçi, S., Yıldırım, G., Özkorucuklu, S.P., 2013. Method Development for Voltammetric Determination of Some Cephalosporin Group Antibiotics in Pharmaceutical Formulation. I.Internationally Participated Electrochemistry Workshop, 23-28 June 2013, Muğla, 45. Özkorucuklu, S.P., Çimenkaya, A., Yıldırım, G., Sarı, M., İpekçi, S., Şahin, Y., 2012. Sülfonamitlerin Elektrokimyasal Katı-Faz Ekstraksiyonu ve Amperometrik Tayini. VI. Ulusal Analitik Kimya Kongresi, 03-07 Eylül 2012, Hatay, 160.

seher İpekÇİ danışman doç. dr. sabriye perÇİn …tez.sdu.edu.tr/tezler/tf02541.pdf · vi...

Documents

open callabdi İpekçi cad. park 19 kat: 3 nişantaşı...

problems in the omer engin1*, fuat ipekçi , fevzi cengiz...

polen.itu.edu.tr · 2015. 6. 13. · ÖnsÖz doktora...

book of thoth - indian institute of forest management...

demiryolu sunum_emre İpekÇİ

sabriye aﬂ›r ampul komplosu - butundunya.com file111...

yaŞar Ünİversİtesİ mİmarlik fakÜltesİ İÇ...

uzm. ecz. burcum uzunoğlu - rxkurumsal.com · fakültesi...

makina endÜstri san. ve tic. ltd. sti · ve tic. ltd. sti....

fxdev.org sayfa 2 - mcu turkey · 2016-08-29 · fxdev.org...

aziz mert İpekçi Üreme sağlığı ulusal...

cemil ipekçi etkinlikler

021v4e1401(土耳其)12 · (eski onay hamamı karşısı)...

problems in the omer engin1*, fuat ipekçi , fevzi cengiz...

aydınlanma modernizm · İstanbul ile tanışmam...

rusya federasyonu vekil ulaştırma bakanı devlet sivil...

csb.gov.tr...edirne Îli, merkez Îlçesi, mahallesi,...

bayrampaşa İlçesi abdi İpekçi ve numunebağ caddeleri

emre İpekçi demiryolu taşımacılığı sunum

c o m b a t ingdese o f rti t e fic a r t june - 2017 i o t...