Özet:
Hidrojen peroksit (H2O2); güçlü yükseltgeyici özelliğe sahip, gıda, biyomedikal, farmasötik, çevresel, enzimatik reaksiyonlar ve çeşitli endüstriyel alanlarda kullanılan ara ürün veya son ürün olan bir bileşiktir. H2O2’nin yüksek konsantrasyonları hayvan, bitki ve bakteri hücreleri için sitotoksiktir; klinik, çevresel, farmasötik ve kozmetik gibi uygulamalarda biyolojik veya diğer endüstriyel sıvılardan güvenilir ve ekonomik olarak düşük miktarlarının tayini son derece önemlidir. Nanobiyoteknoloji alanında tayin edilecek hedef analiti karakterize etmede biyomoleküller etkili bir araç olarak sıklıkla kullanılmaktadır. Son zamanlarda hidrojen peroksit tayininde enzim temelli biyosensörlerin yerine, demir içeren proteinler kullanılarak daha kararlı ve düşük maliyetli biyosensörlerin geliştirilmesine yönelik çalışmalar yapılmaktadır.
Hemoglobin proteini içerdiği hem gruplarından dolayı hidrojen peroksitin indirgenmesi için peroksidaz benzeri aktivite gösterir ve bu bioelektrokatalitik özelliğinden dolayı H2O2 sensörü olarak kullanılabilir. Hemoglobin molekül yapısının iyi bilinmesi, ucuz olması, ticari kullanılabilirliği ve kararlılığının yüksek olmasından dolayı analizlerde sık kullanılmaktadır. Ancak serbest hemoglobinin peroksidaz benzeri katalitik aktivitesi hem yavaş hem de doğal peroksidaz enziminden çok düşüktür. Endüstriyel biyokatalizörler olarak enzimlerin/enzim mimiklerin pratikte kullanılabilmeleri için etkinliklerinin, aktivitelerinin, kararlılıklarının ve geri kazanımlarının arttırılması gerekmektedir. Bu anlamda son zamanlarda organik-inorganik hibrit yapıların sentezi çok dikkat çekmektedir. Metal iyonu reaktivitesinin proteinlerin matris ortamı ile kaynaşması sonucunda ortaya çıkan bu yeni hibrit yapılar benzersiz özelliklere ve fonksiyonlara sahip olmaktadır.
Çalışmamızda, farklı ve yeni bir yöntemle, organik kısım olarak son derece ucuz hemoglobin proteini ve inorganik kısım olarak bakır (II) iyonu kullanılarak hemoglobin temelli organik-inorganik hibrit malzeme sentezlenmiş, karakterizasyonları yapılmış ve kolorimetrik olarak H2O2 sensörü olarak kullanılmıştır. Hibrit yapı sentez aşamasında; pH ve hemoglobin derişimi gibi deneysel parametreler serbest hemoglobin ile karşılaştırmalı olarak SEM, EDX, XRD, FTIR teknikleri kullanılarak sistematik olarak incelenmiştir. Optimum şartlarda sentezlenen hemoglobin temelli organik-inorganik hibrit malzeme (HbNFs@Cu) oldukça homojen bir yapıya sahip olup, ortalama 9-10 µm boyutundadır. Enkapsülasyon verimi %100 ve ağırlık verimi ise %6,7’dir. H2O2 sensörü olarak kolorimetrik olarak tespit edilebilen doğrusal çalışma aralığı 0,005-0,0042 mM iken spektrometrik olarak tespit edilebilen doğrusal çalışma aralığı 0,003-0,0042 mM’dır. Bu sonuçlar H2O2’in kolorimetrik tayininde Hemoglobin temelli organik-inorganik hibrit malzemelerin potansiyel uygulamalarda kullanılabileceğini kanıtlamıştır.