Duyuru

***maturidi*** · 14 January 2020, 12:38

NADH Nedir ve Ne İşe Yarar?
Yaşamınızı uzatmak ister misiniz?

Cevabınız “Evet” ise biraz konsantre olun, yöntemini açıklıyoruz…

Uzun ömürlü araştırmaların öncülerinden biri olan Harvard Üniversitesi öğretim üyesi Prof.Dr.David Sinclair, uzun yaşamın genetik temellerini araştırarak, uzun ömürlü yaşamı sağlayan genlerin çevresel etkiyle birlikte düzenlenebileceğini göstermiştir. (Bu arada yaşını da söyleyelim; 50!) Bu iyi bir haber, çünkü yaşlanma ile birlikte meydana gelen değişiklikler hayatın ilerleyen yıllarında düzeltilebilir hatta geri çevrilebilir gibi görünüyor. Sinclair’in okuması keyif veren ve bir o kadar da derin Lifespan kitabından özetleyeceğimiz bilgiler, sadece daha uzun yaşamaya değil aynı zamanda daha sağlıklı yaşamaya giden yolumuzdaki ilerlemeler konusunda bizlere rehberlik edecektir. Bu bilgileri maddeler halinde sıralamadan önce gelin hücresel mekanizmalara kısaca bir göz atalım. Yaşamda bilgiyi anlayarak uygulamak, her zaman onu taklit etmekten daha faydalıdır.

Hepimizin bildiği gibi yaşamımızın tüm kodları aslında DNA olarak adlandırılan ve ebeveynlerimizden bize aktarılan genlerimizde saklıdır. Saklıdır diyoruz çünkü yapıtaşlarımızı oluşturmak dışında bu genlerin nasıl ve hangi koşullarda okunarak kullanılacağı büyük oranda çevresel faktörlere bağlıdır. Hücrelerimiz, tıpkı bizim günlük yaşam koşullarına karşı verdiğimiz tepkiler gibi işlevlerini düzenlemeye çalışır. Bu tepki, Hormesis adı verilen ve bir hücre veya organizmada, artan/azalan miktarda bir maddeye veya koşullara maruz kalmaya iki fazlı bir tepki gösteren fizyolojik bir işlemdir. Genellikle, toksinlere ve diğer stres maddelerine düşük maruziyet durumlarına olumlu bir biyolojik cevap alınır.

Hormesis organizmalar için genellikle iyidir, özellikle kalıcı bir hasara neden olmadan indüklenebilir. Hormesis mekanizmaları çalıştığında her şey yolundadır. Aslında her şeyin sütliman olmasından daha iyidir, çünkü genler aktive edildiğinde meydana gelen küçük bir miktar stres, sistemin geri kalanını olumlu yönde değişime, korunmaya, biraz daha uzun süre hayatta kalmaya zorlar. Bu da uzun ömürün başlangıcıdır. Genlerimiz, şımartılmış rahat hayat zemininde gelişmedi. Arada sırada hormesizi uyarmak için küçük bir stres yaşamak uzun yaşam için önemlidir. Sizi öldürmeyen şey sizi güçlendirir!

Yaşlanma aslında genetik olarak nedir?
En geçerli teoriye göre genetik materyalimizdeki, yani DNA’mızdaki kırıklar yaşlanmanın en önemli belirleyicisidir. Yani yaşlanma, bir bakıma DNA’da oluşan kırıkların onarılamamasının bir sonucudur. Ayrıntılı bakış açısına göre ise yaşlanma ve onunla birlikte gelen hastalıklar, yaşamın birçok belirsizliğinin ortak bir sonucudur;

DNA hasarının neden olduğu genomik düzensizlik
Koruyucu kromozomal uç kapaklarının yani telomerlerin aşınması
Hangi genlerin açılıp kapandığını kontrol eden epigenomdaki değişiklikler
Proteostaz olarak bilinen sağlıklı proteinlerin üretimlerinin bozulması
Metabolik değişikliklerin neden olduğu düzensiz besin algılama refleksi
Mitokondriyal fonksiyon bozukluğu
Sağlıklı hücrelerde iltihabi reaksiyon oluşturan yaşlanmış “zombi benzeri” hücrelerin birikimi
Kök hücrelerin tükenmesi
Hücreler arası iletişimin kaybı ve artmış iltihap yanıtı bunlar arasında sayılabilir.

Bu listede DNA hasarının önemli bir yeri vardır çünkü diğerlerine hiç müdahale etmeden hücrede sadece DNA kırıkları yaparsanız canlıyı kısa sürede yaşlandırabilirsiniz.

Yaşam sürecimizde DNA’larımız sürekli saldırı altındadır. Kırk altı kromozomun her biri hücre çoğaldığında bir şekilde bozulur ve günde 2 trilyondan fazla kırılma olur. Ve bu sadece hücrelerin doğal çoğalması sırasında meydana gelen kırıklardır. Diğer kırık nedenleri de bu sayıyı arttırır; doğal radyasyon, çevremizdeki kimyasal maddeler ve BT taramalarından maruz kaldığımız X-ışınları bunların arasında sayılabilir. DNA hasarımız ne kadar fazlaysa onarımını sağlayacak enzimler o kadar meşguldür ve bu paralelde de çok kullanıldıkları için hücrelerimizde erken tükenirler. Bir süre sonra hem hammaddelerimiz tükendiği hem de enzimlerimizin miktarı azaldığı için yeterli olarak çalışamazlar.

Gün geçtikçe hasarlı DNAların çoğaldığı hücrelerimiz hem yaşlanmaya hem de kanserler gibi tehlikeli hastalıklara neden olmaya başlar. Bunu şöyle hayal edebilrsiniz. DNA yapımız genetik bilgi depolamayı temsil ettiği gibi kompakt diskler de (CD) depolama görevi görürler. Yeni bir CD aldığınızda yüzeyi ayna gibi parlaktır, bilgiyi çok rahatlıkla okuyabilirsiniz. Ancak CD eskidiğinde, yani üzerinde çizikler geliştiğinde lazer başlığın bilgiyi okuması çok zor, hatta çizikler derin ve fazlaysa imkansızdır. DNA’mız da böyledir, DNAmız kırıldıkça/yaşlandıkça okunamaz hale gelir ve gerekli proteinler sentezlenemez.

Bu kırıklar nasıl onarılabilir?
Sirtuinler, DNA kırıklarını onaran enzimlerdir ve sirtülin genleri olarak adlandırılan 7 adet genetik dizilimle kodlanmışlardır (SIRT). Sirtuinler, asetil etiketlerini histonlardan ve diğer proteinlerden uzaklaştıran ve bu şekilde DNA paketini değiştirerek genleri gerektiğinde açıp kapatan enzimlerdir. Bu enzimler, DNA kırıklarını onararak uzun ömürlü olmayı ve sağlıklı kalmayı sağlayan önemli görevleri de bulunur. Bu mekanizmanın ilerleyeceği iki yol vardır ve bu yollar epigenetik etkiyi oluşturan dış faktörlere göre düzenlenirler. Yukarıda hormesis etkisini anlatmıştık. Fareler üzerinde yapılan çalışmalarda gösterildiği gibi sirtuinleri aktive etmek DNA onarımını iyileştirebilir, hafızayı artırabilir, egzersiz dayanıklılığını artırabilir ve ne yediklerinden bağımsız olarak farelerin zayıf kalmasına yardımcı olabilir. Bunlar sirtulinlerin etkileri ile ilgili öngörüler veya tahminler değildir; bilim adamları, bunların hepsini Nature, Cell ve Science gibi yüksek etki faktörlü dergilerde yayınlanan hakemli çalışmalarla sunmuşlardır.

Yanlış tahmin edebileceğiniz gibi hastalıkları tek tek tedavi etmek toplumsal yaşam süresine anlamlı bir etkisi olmayacaktır çünkü hastalık bazlı düşünüldüğünde yaşamı kısaltan çok fazla hastalık grubu vardır. Mesela toplumdaki tüm kalp hastalıklarını tedavi etseniz dahi yaşam süresi sadece bir buçuk yıl artacaktır. Ayrıca ileri yaşlarda birden fazla hastalık bireyleri etkilemektedir. Bu açıdan bakıldığında toplum sağlığı uygulamaları ilk hedef olmalıdır.

Sirtuinler, hücrelerdeki yüzlerce proteinden asetilleri uzaklaştırırlar ve bu sayede hücre bölünmesini, hücre sağ kalımını, DNA onarımını, inflamasyonu, glukoz metabolizmasını, mitokondri ve diğer birçok işlevi kontrol ederler. DNA stabilitesini sağlayarak DNA onarımı, hücrede hayatta kalma, metabolizma ve hücreden hücreye haberleşme için çeşitli özel acil durum onarımlarını gerçekleştirir. Bir tek gen grubunun örneğini verdikten sonra daha ayrıntılı genetik bilgiyle sizi yormadan bu genleri düzenleyebilecek yaşam değişikliklerine bir göz atalım.

1. Açlık orucu ve kalori kısıtlaması
Yeni değil, binlerce yıldır az ve seyrek yemek sağlık ve uzun yaşamla birlikte anılmıştır. Modern zamanlarda bunu yeni keşfetmiyoruz, sadece genetik ve metabolizma mekanizmalarını ortaya koyuyoruz. Blue Zones olarak adlandırılan ve yaşam süresinin uzun olduğu bölgelerin ortak özelliklerinden biri de yeme sıklığı ve miktarının azaltılmış olmasıdır. Oruç ve düşük kalorili beslenmek sağlık ve uzun ömür için tartışılmaz derecede iyidir. Tüm tek hücreli ve memeli deneylerinde alınan kalorinin yaklaşık olarak %10-20 oranında kısıtlanmasının yaşamı uzatıcı ve sağlığı arttırıcı etkileri olmuştur. Peki, bu inanılmaz değişimler nasıl meydana geliyor?

Sirtuinler gibi, vücudumuzda düşük enerji seviyelerine cevap vermek için gelişmiş olan AMPK olarak bilinen metabolik kontrol/sensör enzimi bulunur. Bu enzim zamanla türler arasında büyük ölçüde korunmuştur ve -sirtuinler ve TOR’da olduğu gibi- onu nasıl kontrol edeceğimizi son yıllarda öğrenmeye başladık. Düşük enerji düzeyleri koşullarında AMPK aktive olur ve sirtüinlerin çalışmasını artıran NAD (nicotinamide adenine dinucleotide) üretimi artar. Bu savunma sistemlerinin hepsi biyolojik strese cevaben (hormesis) aktive edilir. Uzun ömürlüğü sağlayan genlere, ilkel zamanlardan beri yaptıklarını yapmalarını söyleyerek hayatta kalma devresini aktive ederler: hücresel savunmaları güçlendirir, kıtlık dönemlerinde organizmaları canlı tutar, hastalık ve bozulmayı önler, epigenetik değişimi en aza indirir ve yaşlanmayı yavaşlatır. Sonuçta, yüksek kan şekerinin epigenetik saati hızlandırabildiğini, yani hücrelerimiz için zamanı ileri aldığını biliyoruz.

Dikkat edilmesi gereken nokta, kalorinin kısıtlanması sırasında besin değeri yüksek olan gıdaların azaltılmasından kaçınmak olacaktır. Hiçbir mekanizma, organizmanın gerekli yapıtaşlarından mahrum kalmayı doğru kılmaz. Kalitesiz ve yüksek miktarlarda alınan karbonhidratların diyette azaltılması en doğru davranış olacaktır. Karbonhidrat kısıtlamasının getirdiği diğer avantajlar için daha önceki yazımızı okuyabilirsiniz.

Oruç/Açlık diyeti ise kalori kısıtlamasının bir başka yöntemi olarak kabul edilir. Bu diyette insülin benzeri büyüme faktörü 1 veya IGF-1 olarak adlandırılan ve karaciğerde yapılan hormon seviyesi düşer. IGF-1 hormonu ve IGF-1 reseptör genindeki mutasyonlar, düşük ölüm ve hastalık oranlarıyla ilişkilidir ve aileleri 100 yaşından büyük olan kadınlarda bol miktarda bulunur. IGF-1’in seviyeleri, uzun ömür ile yakından bağlantılıdır. Etki o kadar güçlüdür ki, bazı durumlarda, kişinin ne kadar süre yaşayacağını (büyük doğrulukla) tahmin etmek için kullanılabilir. Hastalarımıza sıklıkla önerdiğimiz ve farklı fizyolojik yolları da aktive ederek etkili olan bu diyet hakkında ayrıntılı bilgileri edinmek için daha önceki yazımıza başvurun lütfen.

2. Düzenli egzersiz.
Günlük 30 dakikalık tempolu yürüyüş yapanların telomerleri 10 yaş genç bireylerle eşit uzunluktadır. Haftalık olarak yaklaşık 10km koşan bireylerde genel ölüm oranları %45 oranında azalmıştır. Araştırmacılar, her türlü farklı egzersiz alışkanlığına sahip binlerce yetişkinin kan hücrelerinde telomerleri incelediklerinde çarpıcı bir korelasyon gördüler: daha fazla egzersiz yapanların daha uzun telomerleri vardı. (Uzun yaşamın kaynağı; Telomeraz yazımızda ayrıntısıyla incelediğimiz bilgileri okumanızı öneririz.) Mitokondriyel enerji mekanizmasının tetiklenmesiyle birlikte stress mekanizmasının çalışması tamir yolaklarını da aktive edecektir.

Egzersiz ile uzun yaşam faktörleri olan NAD düzeyleri artacak, mTOR, AMPK ve sirtuin düzeyleri olumlu yönde düzenlenecektir. Ayrıca yüksek tempolu kısa egzersizlerin (High Intensity Interval Training – HIIT) solunum ve dolaşım sistemini destekleyerek ve sağlığı destekleyici genleri çalıştırarak yaşam süresini uzattığı gösterilmiştir. Farklı bir bakış açısıyla hangi egzersizin size uygun olduğunu kan grubu biyolojisine göre açıklayan yazımıza da göz atın. Genellikle 50 yaş üzerinde uygulanan oturma-kalkma testi ile biyolojik egzersiz yaşınızı değerlendirebilirsiniz. Lütfen açıkladığımız şu instagram gönderimizde testin ayrıntılarını okuyarak deneyin.

3. Soğuk terapisi;
Görünüşe göre, vücudunuzu ortalama/rahat sıcaklıklardan daha düşük sıcaklığa maruz bırakmak, uzun ömürlü genlerinizi aktive etmenin çok etkili bir yoludur. İklimsel olarak termik-nötr bölgeden (vücudumuzun sıcak ya da serin kalmak için herhangi bir ekstra iş yapmasını gerektirmeyen küçük sıcaklık aralığı bulunan ortamlar) çıktığımızda birçok fizyolojik düzenleme olur. Solunum düzenlerimiz, cildimize ve kaslarımıza kan akışı değişir, kalp atış hızımız hızlanır veya yavaşlar. Genetik olarak sirtuinler de soğuktan etkilenir ve sırt ve omuzlardaki koruyucu kahverengi yağları harekete geçirir. Deneyebileceğiniz bir diğer şey ise, kahverengi yağınızdaki mitokondriyi biraz üşüterek harekete geçirmektir. Bunu yapmanın en iyi yolu basit ama zordur da; kış gününde sadece bir tişört giyerek hızlı bir şekilde yürümek olabilir. Özellikle soğukta egzersiz yapmak, kahverengi adipoz doku oluşumunu hızlandırır; bu yağ dokusu, beyaz yağ dokusu gibi besinleri depolamak için değil, enerjiyi yakmak için geliştirilen bir yağ dokusudur. Beyaz yağ hücresinin içinde tek bir büyük lipid (yağ) damlası dışında pek bir şey yoktur. Beyaz yağ dokusunun ana görevleri enerji depolamak ve iç organlarımız için yumuşak bir destek sağlamaktır. Ayrıca bu hücreler östrojen ve leptin (açlığı düzenler) gibi birçok hormon üretirken, insülin gibi diğer hormonlar için de almaçlara sahiptir. Kahverengi yağ hücresinde ise iri bir parça yağ yerine minik yağ damlacıkları ve bol miktarda enerji üretimi sağlayan mitokondriler bulunur. Bir pencereyi gece boyunca açık bırakmak ya da uyurken kalın yorgan kullanmamak da dinamolar gibi çalışan kahverengi yağ dokularının artışına yardımcı olabilir. Bu stres etkisi tersi yönde de etkili olabilir. Yüksek sıcaklıklar da hormezis mekanizmalarıyla etkili olabilir. Soğuk iklimlerde yaşayanların kullandığı saunalarla belirgin sağlık kazanımları elde etmişlerdir.

4. DNA hasarlayıcılardan kaçınmak.
Sigarada ve plastik malzemelerde bulunan aromatik hidrokarbonlardan, güvenli ürünler kullanarak özellikle tekstil ürünlerinde bulunan azo boyalarından sakınmak, pestisit ve kimyasal solventlerde bulunan organohalidlere dikkat etmek, işlenmiş etlerde ve bazı biralarda bulunan N-nitroso ürünleri tüketmemek, x-ışınlarından korunmak (metal tarayıcı kapılar, bilgisayarlı tomografi), kurşun ve arsenik gibi ağır metallerden uzak durmak başlıca dikkat etmemiz gereken faktörlerdir. Hayatımıza girmiş gizli toksinleri merak ediyorsanız daha önceki yazımıza bir göz atmalısınız.

5. Hücrelerdeki NAD miktarını arttırmak
NAD, yediğimiz gıdalardan enerjiyi hayati hücre fonksiyonlarına aktaran bir koenzimdir. Hücreleri, enerji üretimini ve kullanımını artırma, hücresel onarımı artırma ve sirkadiyen ritimleri koordine etme dâhil olmak üzere sağkalımı sağlamak için ayarlamalar yapmaya yönlendirir. Hücre zarı, sitoplazması, çekirdeği ve mitokondride işlevi olan ender moleküllerden biridir. Yaşlandıkça hücrelerimizdeki NAD (nicotinamide adenine dinucleotide) kaybı çekirdekteki sirtuin aktivitesinde düşüşe neden olur ve vücudumuzun gençken değil de yaşlandığımız zaman hastalıkları geliştirmesinin temel nedeni olduğu düşünülmektedir.

Vücutta NAD seviyeleri azaldıkça mitokondri fonksiyonu bozulur ve daha az sayıda mitokondri yaşayabilir. Bunun nedeni, NAD’in enerji için kullandığımız organik kimyasal olan ATP’nin üretilmesine yardımcı olmak için mitokondride çalışmasıdır. Mitokondri “hücrenin gücü” ve yakıt hücresel işlevi olduğundan, mitokondriyal işlev bozukluğu hücrelerimizin zayıflamasına ve yaşlanma sürecinin yükselmesine neden olur. NAD düzeylerini yükseltmek için yapabileceğimiz değişiklikler vardır. Egzersiz, aralıklı oruç, düşük karbonhidratlı ketojenik diyet, Nicotinamide Riboside (NR) desteği kullanmak, resveratrol içerikli besinler tüketmek (aşağıda açıklandı), früktoz (meyve şekeri) tüketmek sayılabilir.

6. Hayvansal gıda tüketiminin azaltılması
Hayvansal protein tüketiminin olumsuz yönleri hakkında fazla tartışma yoktur. Birçok çalışmada ağır hayvan tabanlı diyetlerin yüksek kardiyovasküler mortalite ve kanser riski ile ilişkili olduğunu göstermiştir. İşlenmiş kırmızı etler özellikle kötüdür. Sosisli sandviç, sosis, jambon ve pastırma çok lezzetli olabilir ancak bu besinler ile kalın barsak, pankreas ve prostat kanseri arasında bir bağlantı olduğunu gösteren yüzlerce çalışmaya göre kanserojendir. Kırmızı ette karnitin aminoasidi bol bulunur ve bağırsak bakterileri bu karnitini kalp hastalığına neden olduğundan şüphelenilen bir kimyasal olan trimetilamin N-okside (TMAO) dönüştürür.

Büyüme ve metabolizmayı düzenleyen bir protein kompleksi TOR (target of rapamycin) olarak adlandırılır. Bilim adamları aradıkları her organizmada mTOR (m; memeli) buldular. Sirtuinler gibi, mTOR aktivitesi de besinler tarafından mükemmel şekilde düzenlenir. mTORaktivitesi düşünce ne mi olur? Stres altındaki hücrelere faaliyetlerini yavaşlatmak için sinyal göndererek DNA onarımı gibi faaliyetleri artırır, yaşlanan hücrelerin neden olduğu iltihabı azaltır ve belki de en önemli işlevi olan eski proteinleri sindirerek daha genç hücrelerin hayatta kalma şansını arttırır. Ana tetikleyici alınan aminoasit miktarının azalmasıdır. mTOR fizyonomisi diyabet, obezite, depresyon ve bazı kanserler gibi hastalıklarda düzensizdir.

Hayvansal gıda/protein azalması, mTOR aracılığıyla hücrelerin yavaşlamasını, daha az bölünmesini sağlar, enerjiyi korumak ve hayatta kalma süresini uzatmak için eski hücresel bileşenlerin otofaji denilen bir süreç aracılığıyla yeniden kullanılmasını arttırır. Atalarımız uzun süren buzul dönemlerinde mamut avlama konusunda başarısız olduklarında ve bu nedenle yetersiz protein oranlarında hayatta kalmak zorunda kaldıklarında, muhtemelen hayatta kalmalarına izin veren mTOR’un kapatılmasıydı.

Öğrendiğimiz kadarıyla mTOR sadece kalori kısıtlamasından etkilenmez. mTOR’un çok fazla veya çok sık aktive edilmesini önlemek istiyorsanız, aminoasit alımınızı sınırlandırmak iyi bir yoldur. Bu nedenle uzun ömürlü genin inhibe edilmesi günlük et ve süt alımınızı sınırlamak kadar kolaydır. Tüm bu anlatılan biyolojik fonksiyonlardan öğrenilen bilgi hayvansal proteinin yasaklanması gerektiği anlamına gelmez. Yapılan çalışmalarda hayvansal protein yerine daha fazla bitki proteini tüketildiğinde, tüm nedenlere bağlı ölümlerin önemli ölçüde azaldığı göstermiştir. Hayvansal protein tüketiminin azaltılması iyi bir seçenek olacaktır.

7. Metformin kullanmak

Şeker hastalığı tedavisinde kullanılan ve Fransız lalesi bitkisinden elde edilmiş bir ilaç olan Metformin, kalori kısıtlamasının özelliklerini taklit eder. Fakat TOR’u inhibe etmek yerine, mitokondride metabolik reaksiyonları sınırlar, yani hücresel güç üretim merkezlerimizin makro besinleri enerjiye dönüştürdüğü süreci yavaşlatır. Sonuç, düşük enerji seviyelerine cevap verme ve mitokondri fonksiyonunu eski haline getirme yeteneği ile bilinen bir enzim olan AMPK’nin aktivasyonudur. Ayrıca sitrüin ailesinden olan SIRT1’i de aktive eder ve NAD miktarını arttırır. Diğer yararlı etkiler arasında metformin kanser hücresi metabolizmasını inhibe eder, mitokondriyal aktiviteyi arttırır ve yanlış katlanmış proteinleri uzaklaştırır. Bu etkilerini kısa zamanda dahi gerçekleştirir.

Yaşlı ve diyabetik hasta grubunda yapılan bir çalışmada dokuz yıl boyunca metformin kullanımı ile demans yüzde 4, depresyon yüzde 16, kardiyovasküler hastalık yüzde 19, güçsüzlük yüzde 24 ve kanser sıklığı %4 azalmıştır. Yirmi beşten fazla çalışmada özellikle akciğer, kolorektal, pankreas ve meme kanseri için bazen %40’a varan oranlarda güçlü bir koruyucu etki göstermiştir. Sağlıklı gönüllülerde yapılan bir çalışmada kan hücrelerinin yaşını gösteren DNA metilasyonunun bir hafta içinde tersine çevrildiğini ve bu etkilerinin 850 mg tek bir hap alınmasından sadece on saat sonra başladığını göstermiştir.

8. Resveratrol
Resveratrol üzüm, yaban mersini, karadut, kırmızı şarabın içinde bulunan ve birçok bitkinin stres döneminde ürettiği doğal bir moleküldür. Birçok araştırmada antioksidan, antikarsinojenik ve antitümör, antidiyabetojenik özelliklere sahip olduğu gösterilmiştir. Bazı araştırmacılar resveratrolün, tereyağı ve peynir gibi doymuş yağ içeren yiyeceklerde göreceli olarak yüksek tüketmelerine rağmen Fransızların kalp hastalıkları oranlarının düşük olmasını (Fransız Paradoksu) açıklayabileceğini öne sürdüler. Resveratrol bu etkisini muhtemelen NAD düzeyleri ve dolayısıyla kalori kısıtlamasının etkinliğini arttırdığı sirtuin aktivitesini arttırarak gerçekleştirmektedir. Bu saydıklarımız dışında MNM, quercetin ve kateşinler gibi moleküller de sağkalımı ve uzun yaşamayı arttıracak önemli pozitif etkilere sahiptirler. Sağlıklı yaşamı destekleyecek her basamak değişim hayatı uzatıcı etki gösterebilir. Bu maddeleri daha önceki yazılarımızda açıkladığımız gibi sonraki yazılarımızda da incelemeye devam edeceğiz. KAYNAK Doç. Dr. Fahrettin Kılıç

***maturidi*** · 01 May 2020, 17:19

NADH Nedir ve Faydaları Nelerdir?

NADH Nedir ve Ne İşe Yarar? Vücut enerjisinin üretilebilmesi için oksijene, glikoza ve NADH’a gereksinim vardır. Oksijen ve glikozun eksikliği gibi NADH ‘nın eksikliği de hücrelerin ölümüne yol açar. Yaşın ilerlemesiyle hücrelerdeki enerji seviyesi düşer. Belli bir oranın altına düştüğünde ise hücreler ölür ve vücudun bir çok hastalığa yakalanma olasılığı artar.

Nicotinamide adenine dinucleotide (NADH), B3 vitamininin öncü maddesi olan nicotinamid’den sentezlenir. Hücrelerin en önemli enerji taşıyıcısı olan ATP üretiminde görev alırlar. Çok sayıda kimyasal reaksiyonun gerçekleşebilmesi için NADH’e gereksinim vardır. Bir hücrenin NADH içeriği ne kadar fazlaysa o kadar çok enerji üretebilir.

NADH (Nikotinamid Adenin Dinükleotid) hücrelerin enerji üretim merkezi gibi çalışan mitokondrilerde önemli fonksiyonlar üstlenir. Sağlıklı bir vücut ihtiyacı kadar NADH’yı üretebilir fakat bazen kronik yorgunluk sendromu gibi durumlarda NADH düzeyi azalabilir.

NADH 100 trilyon hücrenin her birinde enerji üretimi için gerekli olan bir koenzimdir. NADH sadece yenilen besinlerle dışardan alınır. Yaşın ilerlemesiyle birlikte hücrelerdeki düzeyinin düşmesinden dolayı NADH’ya olan gereksinim daha fazla artar.

NADH kırmızı et, beyaz et ve balıklarda bulunur. Besin yoluyla alınan NADH’ın çok az bir bölümü vücudda kullanıldığı için ek destek olarak da alınabilir.

Enerji üretimindeki kritik görevi yanında hücre içindeki birçok önemli kimyasal reaksiyonu tetikleyici işlevi de vardır. 1.000 ‘den fazla metabolik reaksiyon NADH tarafından tetiklenir ve kontrol edilir.

NADH serotonin, dopamin ve norepinefrin gibi nörotransmitterlerin oluşturulmasında önemli rol oynar. Çalışmalar NADH’nın norepinefrin, serotonin ve dopamin gibi nörotransmitterlerin üretimini hızlandırarak beyin kimyasallarını düzenlediğini göstermektedir. NADH Ne İşe Yarar?

•NADH takviyesinin alımı hücrelerin daha çok güç üretmesine ve daha fazla enerjiye sahip olmasını sağlar.

•Fiziksel ve zihinsel dayanlıklığı artırır. Atletik performansı yükseltir.

•Kronik yorgunluk sendromuna karşı mücadelede yardımcı olur. Yorgunluk ve depresiflik gibi durumlarda NADH alımı kişinin kendisini enerjik hissetmesini sağlayabilir.

•Nutritional Supplement Educational Center; enerji düzeylerini artırmada ve yorgunlukla mücadelede NADH’nın yardımcı bir besin olarak kullanılabileceğini belirtmiştir.

•NADH hücresel enerji artışını gerçekleştirir. Enerji içeceği olarak kullanılan ürünler hücresel enerji artışını sağlamaz.

•Hücreleri korur ve yeniler. Bağışıklık sisteminin desteklenmesi ve DNA hasarlarının onarılmasında etkilidir.

•Dopamin ve norepinefrin gibi nörotransmitterlerin üretimini uyarır, erkek ve kadınlarda libido artışını gerçekleştirir.

•İnsanın kendini mutlu hissetmesini sağlayan serotonin hormonunun üretiminde etkilidir.

•Bellek performansını yükseltir, konsantrasyon ve dikkati geliştirir.

•Kolesterol ve glikoz seviyelerini düzenler.

•Ön araştırmalar NADH’nın kardiyovasküler sorunları önlemeye yardımcı olabileceğini göstermektedir. Geriatric Nephrology and Urology adlı derginin 1998 ocak sayısında yayınlanan araştırmada 10 hafta boyunca farelere NADH verilmiş ve araştırma sonunda kan basıncı ve LDL kolesterol seviyesinde düşüş tespit edilmiştir.

•NADH takviyeleri Parkinson ya da Alzheimer hastalığı ile ilişkili semptomları azaltabilir. NADH Günlük Doz

Günlük doz kişinin mevcut sağlık durumuna ve yaşına göre değişebilir. Genel olarak 2,5-5 mg ‘lık doz alımı önerilmekle birlikte duruma göre 10-20 mg’a kadar da alınabiliyor. NADH takviyeleri 2.5 mg, 5 mg, 10 mg ve 20 mg dozlar şeklinde satılıyor. NADH Nasıl Kullanılır?

Kahvaltıdan 30 dakika önce bol suyla içilir ve bu süre içerisinde birşey yenmemesi gerekir. Ayrıca bazı firmaların dil altında eritilerek kullanılan NADH ürünleri de bulunmaktadır. Yan Etkisi Var mı?

•Yüksek doz kullanımı uykusuzluğa neden olabilir.

•Etkinliği hamile ve emziren kadınlarda değerlendirilmediği için hamile ve emzirenlerin kullanması önerilmiyor.

•Genel bir önlem olarak da herhangi bir rahatsızlığı olan ve ilaç tedavisi gören kişiler doktorlarına danışmadan kullanmamalıdır.

***maturidi*** · 05 May 2020, 08:33

Gelecek zaman ve anti-aging

Son yıllarda biyoteknoloji alanındaki gelişmeler insanlık tarihi boyunca hayal edilen “Gençlik İksiri” tedavileri için bir ümit ortaya çıkarmış gibi...

Araştırmalara göre vücutta NAD+ molekül üretiminin azalmasıyla birlikte yaşlanma hızında artış oluyor. İçeriğinde B3 vitamini bulunan besin takviyelerinin ise, hücrelerin NAD+ üretimini desteklediği yönünde görüşler var. Bu konuya bilimsel bir yanıt almak üzere uzmanlara danıştık.

DNA TEDAVİLERİ
VKV Amerikan Hastanesi Genetik Uzmanı Doç. Dr. Nesrin Erçelen özellikle yaşlanmanın ana bulgularından biri olan mitokondriyal azalma ile DNA'da ortaya çıkan hasarların kalıcı olarak tamir edilebilmesiyle ilgili gelişmelerden bahsediyor: "NAD (nicotinamide adenine dinucleotide), enerji metabolizmasında ve mitokondride rolü olan en belirleyici moleküllerden biri. İnsanlık tarihi boyunca düşlenen, yaşlanmayı durdurmakla ilgili günümüz çalışmalarında, yaşla birlikte mitokondrilerdeki kayıp ve dolayısıyla enerji kapasitesindeki düşüş oldukça belirgin olarak ortaya çıkmaktadır. İşte bu mitokondriyal azalmayı minimuma indirmek için, mitokondriyal enerji fonksiyonlarının bel kemiği rolündeki NAD seviyelerini destekleme amaçlı araştırmalar yapılmaktadır. 2013 yılında Harvard'da yapılan bir çalışmada yaşlı farelerin kaslarına NMN (nicotinamide mononucleotide) enjeksiyonu yapıldığında, bir hafta içinde NAD seviyelerinin genç dokulardakine benzer şekilde arttırdığı gözlenmiştir. 2000 yılında yapılan ve resveratrolün kalori sınırlamasının anti-aging etkisini taklit etmesi gibi, daha birçok yaşlanmayı geciktirici veya yaşlanma bulgularını
geri çevirebilecek konu hakkında bilimsel çalışmalar devam etmektedir. Bunun yanında, NAD'ın çalışmasında etkili olan B vitaminleri gibi birçok molekülün de yararları ve etkileri araştırılmaktadır."

YAŞLANMAYI GECİKTİRMEK
Çalışmalar DNA tamirinde rol oynayan bazı enzimlerin NAD, NADPH bağımlı olduğunu gösteriyor. Medikal Estetik Hekimi Dr. Mustafa Karataş, bu moleküllerin biyolojik birçok fonksiyonda kritik rolü olduğu ve vücuttaki hücre hasarının önlenmesinde etkili olduğuna dair kanıtların giderek arttığı görüşünde: "İspanya'da bir grup bilim adamı tarafından, hücrelerin antioksidan kapasitelerini arttırmak için, antioksidan reaksiyonlarda önemli bir role sahip olan NADPH seviyesini yükseltmeye yönelik bir çalışma yapılmış. Araştırmanın bulgularına göre NAD, NADH artışı, doğal antioksidan savunmayı arttırmış, bu da hücreyi oksidatif hasardan koruyarak yaşlanma süreçlerini azaltmıştır. Sonuçta, NAD, NADH seviyelerini arttıran farmakolojik ajanlar veya besin takviyeleri, yaşlanma sürecinin geciktirilmesinde etkili olması mümkün araçlardır. Vitamin B3 ve türevleri de, bu ajanlardan olup yaşlanma sürecini geciktirmesi mümkün; gelecekte yapılacak yeni çalışmaların bu yönde olacağı öngörülüyor. Hastalarım bana yaşlanmayı geciktirmek için hangi besin takviyelerini kullanmaları gerektiğini sık sık soruyorlar. Vücuttaki tüm fonksiyonları destekleyen Omega-3 yağ asitleri ya da bazı antioksidan takviyeler almak akıllıca olabilir. Ancak onlara da söylediğim gibi, eğer kötü besleniyor, sigara içiyorsanız bu takviyeler vücuttaki hasarı geri döndürmeye yetmez. Yani olaya bütüncül yaklaşmak gerekir. Gençliğinizi korumak istiyorsanız alkolden, sigaradan, şekerden uzak durmalı, sağlıklı yağlar açısından zengin, antioksidan gücü yüksek sebzeler, meyveler içeren bir diyet uygulamalısınız. Gen terapileri ile kat etmemiz gereken daha çok uzun bir yol olduğunu düşünüyorum. Mesela telomer boyunu uzatmaya yardımcı olan bir takviye geliştirildi. (Telomerler kromozomların en sonundaki minik DNA parçacıklarıdır. Telomerler yaş ilerledikçe giderek kısalıyor, bir noktada ise DNA kopyalanması ve hücre bölünmesi tamamen duruyor ve yaşam sona eriyor.) Ama pek çok bilim insanının bu takviyenin etkinliği konusunda hayli kuşkucu olduğunu belirtmek istiyorum. Yaşlanmayı yavaşlatmak için kontrol edebileceğimiz, değiştirebileceğimiz faktörler üzerine odaklanmamız daha doğru görünüyor. Nedir bunlar? Hareketli bir yaşam sürmek, doğru beslenmek ve sağlıklı yaşam seçimleri yapmak."

BESİN TAKVİYELERİ
Yaşlanmayla ortaya çıkan rahatsızlıkların önlenmesinde ve iyileştirilmesinde yeterli seviyede B3 vitamini olmasına ihtiyaç olduğunu vurgulayan Op. Dr. Gökhan Haytoğlu, bu vitaminin vücutta 200'den fazla enzimin işlev yapmasında rol oynadığını anlatıyor: "Sağlıklı beslenmeyle B3 vitamin ihtiyacının karşılanamadığı durumlarda; özellikle tam gıda kaynaklarından elde edilmiş yüksek kalitede bir vitamin desteğinin faydalı olacağını düşünüyorum. Ancak, sentetik vitaminlerin uzun süreli ve yüksek dozda kullanımının ciddi yan etkilere yol açabileceği unutulmamalı. Bu nedenle, hekim kontrolünde kullanılması şart. Sağlıklı beslenmeye destek olarak, kişinin ihtiyacına göre C vitamini, E vitamini, biotin, koenzim Q10, hyalüronik asit ve kolajen destekleri önerebilirim. Fakat unutulmamalıdır ki; yaşlanma ile ortaya çıkan değişikliklerin sadece gıda takviyeleri ile önlenebileceğini düşünmek, hasar almış bir duvarı uzaktan fırlatılan tuğlalar ile yeniden onarmaya çalışmaya benzer. Tuğlaların varlığı elzemdir ama onarım için diğer şartların da yerine gelmesi gerekir."

***maturidi*** · 05 May 2020, 12:16

NİKOTİNAMİT ADENİN DİNÜKLEOTİDİN NANOELEKTROKİMYASAL DAVRANIŞLARININ ARAŞTIRILMASI

1. GİRİŞ

Bu çalışmada, nikotinamit adenin dinükleotit (NADH) çözeltisinin nanoelektrokimyasal davranışları çeşitli elektroanalitik teknikler kullanılarak incelenmiştir. Metabolizmada NADH’ın indirgenmiş formu (NAD+), redoks tepkimelerine katılarak elektronları bir tepkimeden diğerine taşımakta görev alan bir koenzimdir. Bu koenzim, insan hücrelerinin enerji üretiminde önemli rol oynar ve yakıt moleküllerinin yükseltgenmesinde en büyük elektron taşıyıcısıdır. Bu sebeple NADH hücrede iki formda bulunur. Birincisi yükseltgenme reaktifi olarak NAD+ diğer moleküllerden elektron alır ve indirgenmiş formuna dönüşür. İkincisi ise tepkime sonucu oluşan NADH’nin, indirgenme reaktifi olarak elektron verici görev almasıdır. Bu elektron transfer tepkimeleri NAD+/NADH’nin esas özelliklerindendir (Wikipedia, 2014).

NADH biyoyakıt hücrelerinde kimyasal enerjinin elektrik enerjisine dönüşümünde de çok sık kullanılmaktadır. Ayrıca NAD+’ya bağlı biyokatalizör kullanılarak biyosensörler geliştirilmiştir. Bu amaçla NAD+/NADH çiftinin redoks dönüşümü kullanılmıştır. Bu önemli özelliklerinden dolayı, NADH’nin elektrokimyasal yükseltgenmesine yönelik çalışmalar büyük ilgi görmüştür. Son zamanlarda da NADH’nin elektrokimyasal yükseltgenmesi üzerine birçok çalışma yapılmıştır (Dilgin ve ark., 2010).

Mikrometre boyutlarda genellikle 1-25 mikron çapında çalışma elektrotlarının voltametrik kullanımı 1980’li yıllarda başlamış ve elektrokimyada önemli araştırma alanlarından biri haline gelmiştir (Murray, 2008). Ultramikroelektrotların ve daha küçük boyutlu elektrotların kullanılmasındaki esas sebep artırılmış kütle transferidir. Elektrot boyutu küçülürken, çok yönlü difüzyon baskın hale gelir ve böylece daha hızlı kütle transferi gerçekleşir (Arrigan, 2004). Elektrot boyutunun mikrometreden nanometre boyutlarına düşmesiyle daha hızlı elektrokimyasal ve kimyasal reaksiyonların incelenmesi mümkün hale gelir. Küçük elektrotlarda yükleme akımı önemlidir, elektrot küçülürken çift tabaka daha belirginleşir. Elektrot boyutu küçüldükçe difüzyon tabakası incelir. Böylece çok küçük elektrotlarda, çift tabaka viskozitesinin etkileri deneysel olarak elde edilen difüzyon kontrollü akımlarda daha belirgin hale gelir (Arrigan, 2004). Nano boyutlu elektrokimya modern elektrokimyasal bilimin yanı sıra enerji dönüşüm ve depolama, kataliz, sensör gelişimi ve çevre bilimi gibi diğer birçok önemli araştırma alanları için çok önemlidir. Nano boyutlu elektrokimyasal araştırmalar geleneksel yöntem kullanılarak ulaşılamayan güvenilir bilgileri sağlamıştır (Oja ve ark., 2013).

Bu çalışmada nikotinamit adenin dinükleotidin elektrokimyasal davranışları ürettiğimiz farklı boyutlardaki altın nanoelektrotlarda medyatör olarak ferrosen çözeltisinde incelenmiştir. Medyatör olarak ferrosen tercih etmemizin nedeni; ferrosen suda çözünmez asetonitrilde çözünür, diğer medyatörlere göre daha ucuzdur, hızlı ve tersinir elektron transferi gerçekleştirir. Çeşitli elektroanalitik teknikler ile uygun bir destek elektrolit ortamında NADH’nin nanoelektrokimyasal davranışları araştırılmıştır. Aktarılan elektron sayısı ile difüzyon katsayısı mikroelektrotlar, ultramikroelektrotlar ve nanoelektrotlar kullanılarak dönüşümlü voltametri ve kare dalga voltametri teknikleriyle hesaplanmıştır. Derişim akım değişimi incelenerek kalibrasyon grafiği çizilmiştir.

2. KURAMSAL TEMELLER VE KAYNAK ARAŞTIRMASI

2.1. β-Nikotinamit Adenin Dinükleotit, İndirgenmiş Disodyum Tuzu (β- NADH) ve Özellikleri

Bu çalışmada nanoelektrokimyasal davranışı incelenen nikotinamit adenin dinükleotit (NAD+)’ in sodyum tuzunun açık formülü, tam ve kısaltılmış adı ile bazı özellikleri verilmiştir.

Şekil 2.1. β-Nikotinamit Adenin Dinükleotit, İndirgenmiş Disodyum Tuzu (β- NADH)

Formül : C21H27N7Na2O14P2.XH2O
Molekül Ağırlığı : 709,40 g/mol

Nikotinamit adenin dinükleotit (NAD+) hücrelerde bulunan önemli bir koenzimdir. Elektron taşıyarak indirgenme potansiyelinin moleküller arasında aktarılmasında rol oynar. NADH, NAD+'nin indirgenmiş halidir, dolayısıyla NAD+ de NADH'nin yükseltgenmiş halidir (Anonim, 2015).

NAD+ molekülünün bir ucunda adenin buna bağlı bir riboz şekeri, riboz şekerine bağlı iki fosfat grubu, bunlara bağlı bir riboz şekeri daha ve bu riboz şekerine bağlı bir nikotinamid halkası bulunmaktadır (Şekil 2.1) (Bayrak, 2010). Yapıdaki riboz halkalarından birinin ilk karbon atomuna adenin nükleotidi bağlıyken, diğerindeki karbon atomuna nikotinamid nükleotidi bağlanmıştır. NADP+’nin NAD+’den farkı adenine bağlı riboz şekerinin ikinci karbonundaki hidroksil grubuna bir fosfat grubunun bağlanmasıdır. Bu iki koenzime piridin koenzimler ya da piridin nükleotidler adı verilmektedir. Bu koenzimin tüm formları beyaz amorf toz halinde olup, hidroskopik özelliğe ve suda yüksek çözünürlüğe sahiptir (50 mg/mL). Katı olarak kuru ve karanlıkta saklandığı sürece kararlıdır (Wikipedia, 2014).

Şekil 2.2. NAD+ ve NADP+'nın yapısı (Bayrak, 2010)

NAD+ 2 elektron ve 1 H+ alarak indirgenir ve NADH oluşturur. Bu redoks tepkimesinde bir elektron NAD+’nın nikotinamid halkasının pozitif yüklü azotuna transfer olurken, bir elektron ve hidrojen atomu bu azotun karsısındaki C4 karbon atomuna transfer olmaktadır. NAD+/NADH redoks çiftinin yarı dalga potansiyeli - 0,32 V olup, bu potansiyel NADH’nin çok güçlü bir reaktif olduğunu göstermektedir.

Şekil 2.3. NAD+/NADH dönüşümü (Bayrak, 2010)

Hem NAD+ hem de NADH yapılarındaki adenin bazından dolayı morötesi bölgedeki ışınları kuvvetli bir şekilde absorplarlar. NAD+ ve NADH’ın maksimum absorpsiyon yaptığı dalga boyu 259 nm olup molar absorplama katsayısı 16900 L/mol.cm iken NADH ayrıca 339 nm’de molar absorplama katsayısı 6222 L/mol.cm olan ikinci bir absorpsiyon piki vermektedir (Şekil 2.4). Yüksek dalga boyundaki koenzimin indirgenmiş ve yükseltgenmiş formlarının UV absorpsiyon spektrumları arasındaki fark, enzim analizlerinin kolay ve basit bir şekilde gerçekleşmesine olanak sağlar. Bu tür analizler, bir spektrofotometre yardımıyla 340 nm’de birinin diğerine dönüşümü ölçülerek gerçekleştirilir. İndirgenmiş nükleotitler 340 nm’de ışığı absorplarken yükseltgenmiş formları bu absorpsiyonu gerçekleştiremez.

Şekil 2.4. NAD+ ve NADH'nin UV absorpsiyon spektrumu (Bayrak, 2010)

Ayrıca NAD+ ve NADH floresans özelliklerinde de farklılık gösterirler. NADH çözeltileri 460 nm dalga boyunda bir emisyon piki verirken, NAD+ floresans özellik göstermemektedir. NADH proteinlere bağlandığında floresans sinyalinde değişme gözlenir, bu özellik enzim kinetiği çalışmalarında oldukça yararlı olan ayrışma sabitlerinin ölçülmesinde kullanılabilmektedir.

2.1.1. Canlı sistemlerdeki rolü

Enzimler çok güçlü katalizörlerdir ve çoğu canlı hücrede yükseltgenme-indirgenme tepkimeleri, basit elektron transfer tepkimeleri, yer değiştirme tepkimeleri gibi birçok tepkimenin gerçekleşmesinde rol oynar. Bazı redoks enzimleri aktivite gösterebilmek için koenzim olarak adlandırılan küçük bir moleküle ihtiyaç duyar. Koenzimler küçük gruplar, atomlar veya elektronlara karşı alıcı veya verici olarak görev yapan, substratın yükseltgenmesi veya indirgenmesinde yürütücü bir güç sağlayan maddelerdir (Simon ve Bartlett, 2003). Piridin nükleotidleri olarak bilinen nikotinamit adenin dinükleotit (NAD+) ve nikotinamit adenin dinükleotit fosfat (NADP) tüm canlı hücrelerde bulunur. Bunlar yükseltgenme indirgenme tepkimelerini katalizlemek için gerekli olan koenzimlerdir (Gorton ve Dominguez, 2002).

Özellikle substrattan bir elektron alıcısına hidrojen atomlarının ve elektronların transferinin gerçekleştiği dehidrogenaz enzimlerinin tepkimelerinde (Eş. 2.1), NAD+ elektron alıcısı olarak görev alır.

SH2 ve S sırasıyla substratın indirgenmiş ve yükseltgenmiş formudur. Bu tür enzimatik reaksiyonlarda, NAD(P)+’nin nikotinamid halkası, bir hidrür iyonuna eşdeğer olan 2 elektron 1 proton alarak NAD(P)H’ye indirgenir.

Organizmada, NAD+, triptofan ya da aspartik asitten sentezlenebilir. Alternatif olarak, koenzimlerin daha karmaşık grupları gıdalardan vitamin B3 (niyasin) olarak alınabilir. Bazı NAD+ molekülleri NADP+’ye dönüşebilir, bu iki enzimin kimyasal yapısı ve özellikleri birbirine çok yakın olmasına rağmen (Şekil 2.2), metabolizmadaki rolleri farklıdır (Wikipedia, 2014). NADPH, enerji bakımından zengin biyolojik molekülleri sentezlemek için gerekli elektronları vererek anabolik tepkimeleri katalizleyen enzimlerle çalışır. Buna karşın, NADH hücredeki mitokondride yiyecek maddelerinin yükseltgenmesiyle gerçekleşen Adenozin trifosfat (ATP)’nin oluşum sisteminde bir ara ürün olarak önemli bir rol oynar. Mitokondride yiyeceklerin yükseltgenmesiyle salınan enerjinin % 42’si ATP molekülünde saklanmaktadır. NADH mitokondride büyük bir miktarda bulunarak Adenozin difosfatın (ADP)’nin ATP’ye dönüşümünde önemli rol oynar. Oksijenle bir molekül NADH’nin yükseltgenmesi sonucu açığa çıkan enerji ADP’den birkaç molekül ATP ve inorganik fosfat sentezlemek için yeterli enerjiye karşılık gelir. (Simon ve Bartlett, 2003).

Bu önemli fonksiyonlarının yanında, NADH organizmada aşağıda özetlenen fonksiyonlara da sahiptir:

- NADH zarar görmüş hücre ve DNA’ları onarır.
- NADH oldukça güçlü bir antioksidandır.
- NADH adrenalin ve dopamini uyarma özelliğine sahiptir.
- NADH nöron taşıyıcı özellik gösteren ve kan damarlarının gevşemesinde en önemli etki gösteren, nitroksit üretimini arttırmaktadır.

2.2. Elektroanalitik Metotlar

Elektrokimya, elektrik ve kimya arasındaki etkileşim ile ilgildir. Elektrokimya akım, potansiyel veya yük ile bunların kimyasal değişkenlerle ilişkisine bağlı elektriksel büyüklüklerin ölçümleriyle ilgilidir (Bard ve Faulkner, 2001).

Elektrokimya, çözücülerde homojen olarak ya da elektrot/çözücü ara yüzeyinde heterojen olarak meydana gelen yük ayrımı ve yük aktarımı ile ilgili olan olayları kapsar. Elektrokimyanın geçmişi 200 yıl kadar önce Volta’nın elektrik pilini keşfine dayanır ve son yıllarda hızlı ilerlemeler görülmüştür. Bilim ve teknolojinin yeni alanlarının geliştirilmesinde önemli rol oynar ve enerji ve çevre sorunlarının çözümüne gerekli katkı sağlar (Izutsu, 2002).

Kimyasal sistemlerle ilgili elektrokimyasal ölçümler çeşitli amaçlar için yapılır. Bunlar; bir reaksiyona ait termodinamik veri elde etmek, radikal iyon gibi kararsız bir ara ürün oluşturmak, bir çözeltideki eser miktarda bulunan metal iyonlarını veya organik türlerin analizini yapmaktır. Yeni bir güç kaynağının tasarlanması veya bazı ürünlerin elektrosentezi gibi konuları kapsayan araştırmalarda ilk hedef, sistemin elektrokimyasal özelliklerinin araştırılmasıdır (Bard ve Faulkner, 2001).

Bu nedenle, elektrot reaksiyonlarının temel prensiplerinin ve elektrot-çözelti ara yüzeyindeki elektriksel özelliklerin anlaşılması için pek çok elektrokimyasal yöntem geliştirilmiştir.

2.2.1. Dönüşümlü voltametri (CV)

Voltametri, bir indikatör ya da çalışma elektrodunun polarize olduğu şartlar altında akımın, uygulanan potansiyelin bir fonksiyonu olarak ölçülmesinden faydalanarak, analit hakkında bilgi edinilen bir grup elektroanalitik yöntemlere verilen isimdir.

Genellikle, polarizasyonu sağlamak için, voltametride çalışma elektrotları yüzey alanı pek çok uygulamada birkaç milimetre kare ve bazılarında ise birkaç mikrometre kare olan mikroelektrotlardır. Voltametri, tam derişim polarizasyonu şartlarında bir elektrokimyasal hücrede oluşan akımın ölçülmesine dayanır.

Voltametri, Çekoslavak kimyacı Jaroslav Heyrovsky tarafından 1920’lerin başında geliştirilen ve voltametrinin özel bir tipi olan polarografi tekniğine dayanarak geliştirilmiştir. Voltametrinin hala önemli bir kolu olan polarografinin diğer voltametrik tekniklerden en büyük farkı, çalışma mikroelektrodu olarak bir damlayan civa elektrot (DCE) kullanılmasıdır.

Voltametri, anorganik, fiziko ve biyokimyacılar tarafından çeşitli ortamlarda meydana gelen yükseltgenme ve indirgenme işlemlerinin incelenmesi, yüzeylerdeki adsorpsiyon işlemlerinin araştırılması ve kimyasal olarak modifiye edilmiş elektrot yüzeylerindeki elektron aktarım mekanizmalarının aydınlatılması gibi temel çalışmalar için oldukça yaygın bir şekilde kullanılmaktadır (Skoog, 2004).

Dönüşümlü voltametri tekniği, elektroaktif türlerin elektrokimyasal yöntemler ile çalışılmasında en çok tercih edilen metotlardan biridir. Redoks reaksiyonlarının incelenmesinde, reaksiyon mekanizmalarının aydınlatılmasında ve modifiye yüzeylerin elde edilmesinde kullanılır.

Dönüşümlü voltametri tekniği ile akımın potansiyel değişimi incelenir. Geniş bir potansiyel aralığında indirgenme-yükseltgenme olaylarının hızlı bir şekilde gözlenebilmesi esas alınır. Potansiyel taraması E1 ve E2 potansiyel değerleri arasında yapılırsa metodun adı doğrusal taramalı voltametri (LSV); E2 potansiyeline ulaşıldıktan sonra, aynı tarama hızıyla, ilk tarama yönüne göre ters yönde tarama yapılırsa dönüşümlü voltametri (CV) olur. Ters taramada E1 potansiyeline dönülebileceği gibi farklı bir E3 potansiyeline de dönülebilir. İleri tarama sırasında oluşan ürün, ters taramada başlangıç maddesine dönüştürülebilir. İleri tarama indirgenme reaksiyonuna karşılık geliyor ise, ters tarama yükseltgenme reaksiyonuna karşılık gelir. Dönüşümlü voltametride akım potansiyele karşı grafiğe geçirilerek voltamogram elde edilir (Wang, 2000).

Şekil 2.5. Dönüşümlü voltametride, (a) potansiyel-zaman, (b) akım-potansiyel eğrileri (Büyükkaya, 2011)

Katodik ve anodik pik potansiyelleri (Epk, Epa) ve pik akımları ( pk, pa ) bir dönüşümlü voltamogramda önemli parametrelerdir.

2.2.1.1. Tersinir sistemler

Tersinir bir sistemde ileri taramada indirgenme gerçekleşirse, ters taramada yükseltgenme meydana gelir. Tersinir bir reaksiyon için, pik akımı (25°C’de), Randles-Sevcik eşitliği ile verilir.

Bu eşitlikte p: pik akımı, n: aktarılan elektron sayısı, A: elektrot yüzey alanı (cm2), C: elektroaktif türün derişimi (mol/cm3), D: difüzyon katsayısı(cm2/s) ve ν: tarama hızı (V/s)’dır. Buna göre, pik akımı elektroaktif türün derişimi ve tarama hızının kareköküyle doğru orantılıdır (Bard ve Faulkner, 2001).

Şekil 2.6. Tersinir redoks reaksiyonu için tipik bir dönüşümlü voltamogram (Büyükkaya, 2011)

Tersinir bir sistemde, pik potansiyelleri arasındaki fark (ΔEp) aşağıdaki eşitlik ile verilir.

Dönüşümlü voltametri verileri ile reaksiyonun tersinirlik testi yapılabilir. p – ν1/2 grafiği doğrusal ve orijinden geçiyor ise sistem tersinirdir. Bir sistemin tersinir olması için başka özelliklerin de bulunması gerekir. Tersinir sistemler için tersinirlik kriterleri şunlardır:

ΔEp = | Epa – Epk | = 59/n mV ya da Ep – Ep/2= 59 / n mV olmalıdır. Ep tarama hızı ile değişmemelidir.
pa / pk = 1 olmalıdır ve bu oran tarama hızı ile sabit kalmalıdır.
p/ C ν1/2 oranı tarama hızı ile değişmemelidir.
Tarama hızı ile dalga şekli değişmemelidir.

Bir sistem yukarıdaki kriterlerin hepsini sağladığı takdirde tersinirdir.

2.2.1.2. Tersinmez sistemler

Tersinmez sistemlerde ise elektron aktarım hızı yeteri kadar büyük olmadığından elektrot yüzeyinde Nernst eşitliği geçerli değildir. Bu durumda voltamogramın şekli, tersinir durumdan farklıdır. Tersinmez durumlarda potansiyel tarama hızı çok düşük ise, elektron aktarım hızı kütle aktarım hızından daha yüksektir ve sistem tersinir gibi gözlenebilir. Tarama hızı arttıkça kütle aktarım hızı elektron aktarım hızı ile aynı seviyeye gelir. Bu durum tarama hızı arttıkça anodik ve katodik pik potansiyellerinin birbirinden uzaklaşması ile kendini belli eder.

Tersinmez bir reaksiyon için pik akımı (25°C’de) aşağıdaki eşitlikte görüldüğü gibidir.

Burada, α: transfer katsayısı, nα: hız belirleyen basamakta aktarılan elektron sayısıdır. Tersinir durumda olduğu gibi pik akımı konsantrasyon ve tarama hızının karekökü ile doğru orantılıdır. Ayrıca transfer katsayısının karekökü ile de doğru orantılıdır.

Bir sistemin tersinmez olabilmesi için aşağıdaki kriterleri sağlaması gerekir:

Voltamogramda anodik pik gözlenmez.
p/C ν1/2, tarama hızı ile değişmez.
Epk kayması 25˚C’de, tarama hızının her 10 kat artmasında 30/α nα kadardır. | Ep – Ep/2 | = 48 /α nα mV’dur (25˚C’de).

CV’de tarama hızı değiştirilerek adsorpsiyon, difüzyon ve elektron aktarım reaksiyonuna eşlik eden kimyasal reaksiyon olaylarının varlığı ve mekanizmaları belirlenebilir. Ayrıca kinetik parametreler de hesaplanabilir.

2.2.1.3. Yarı tersinir sistemler

Sistem yarı tersinir ise, yani akım, hem elektron hem de kütle transferinin katkısıyla oluşuyor ise ks değeri:0,3 ν 1/2≥ ks≥2×10-5 ν 1/2 cm/s aralığındadır. Bu durumda ip’nin ν 1/2 ile grafiği şekildeki gibidir.

Şekil 2.7. Yarı tersinir bir elektrot reaksiyonunda pik akımının potansiyel tarama hızının karekökü ile değişimi (Duman, 2014)

Bir reaksiyon aşağıdaki kriterleri sağlarsa yarı tersinirdir (Nicholson ve Shain, 1964, Greef ve ark., 1990, Bard ve Faulkner, 2001).

p, ν 1/2 ile artar ancak doğrusal değildir.
p, ν 1/2 tarama hızına bağlı değildir.
pa/ pk=1’dir (Eğer αk = αa = 0,5 ise).
Epk-Epa farkı düşük tarama hızlarında 59/n’e yaklaşır. Yüksek tarama hızlarında bu değerden daha büyüktür ve tarama hızı ile artar.
Epk, tarama hızı ile değişir. Bu değişme, genellikle, tarama hızının artması ile negatif değerlere kayma yönündedir.
Tarama hızı arttıkça pik genişlemesi olur.

2.2.2. Kare dalga voltametrisi (SWV)

Kare dalga voltametrisi son derece hızlı ve duyarlı olma üstünlüğü olan bir puls polarografi tekniğidir. Voltamogram 10 ms’den daha az sürede elde edilir. Çalışma elektroduna uygulanan potansiyel, büyük genlikli bir diferansiyel teknik olmasını sağlayan simetrik kare dalgalar şeklindedir. Her bir kare dalga döngüsü boyunca, akım iki kez ölçülür. Birincisi, ileri yöndeki pulsun sonunda (t1) ikincisi ise geri yöndeki pulsun sonundadır (t2). Bu iki akım arasındaki fark, uygulanan potansiyelin bir fonksiyonu olarak grafiğe geçirildiğinde kare dalga voltamogramı elde edilir (Şekil 2.8). Kare dalga voltametrisi tekniğinde uygulanan dalga şekli, birbirine simetrik kare dalgalardan oluşan merdiven görünümündedir.

Şekil 2.8. Kare dalga voltametride puls tipi uyarma sinyalinin dalga şekli (Öztürk, 2008; Büyükkaya, 2011)

Bir kare dalganın tamamlanma süresi periyod ile gösterilir. Birbirini takip eden kare dalgalar arasındaki yükseklik farkına basamaklı adım yüksekliği adı verilir ve ΔEs ile gösterilir. Kare dalga genliği (Esw), her bir dalganın alt ve üst noktaları arasındaki farkın yarısına eşittir. Puls genişliği (tp), τ/2’ ye eşittir. Genellikle periyod yerine 1/τ’ a eşit olan frekans (f) kullanılır. Frekansın artması ve buna bağlı olarak periyodun azalması ile kare dalga pik akımı ve hassasiyet artar. Kare dalga voltametrisinde deneysel parametreler belirli aralıklarda seçilir. Basamaklı adım yüksekliği ise aktarılan elektron sayısına (n) bağlı olarak ΔEs=10/n mV eşitliğinden bulunur.

SWV’nin en büyük üstünlüğü oldukça hızlı bir teknik olmasıdır. Etkin tarama hızı, kare dalganın frekansı (f) ve basamak yüksekliği (ΔEs) değiştirilerek belirlenir.

SWV yönteminin ikinci büyük üstünlüğü de, kare dalga yoluyla toplam akıma kapasitif katkısının minimuma indirilmiş olmasıdır. Böylece, tarama hızı 1 V/s'ye kadar artırılabilir.

SWV'de net akım (ΔI) hem ileri hem de geri puls akımlarından daha büyük olduğu için voltametrik pik genellikle oldukça kolay okunur. Böylece, yöntemin doğruluğu artar ve diferansiyel puls voltametriden daha yüksek duyarlılığın elde edilmesi sağlanır (Monk, 2001). Böylece, 1,0×10-8 M'a yakın çok düşük tayin sınırlarına inilebilmektedir.

Kare dalga voltametrisi hızlı olması ve tayin sınırının 10-7-10-8 M civarında olmasından dolayı, analitik tayinlerde çok kullanılan bir yöntemdir. Bu yöntemde tersinir sistemler için duyarlılık diğer yöntemlere nazaran daha yüksektir. Özellikle elektrot yüzeyinde çok küçük miktarda elektroaktif madde biriktirildiğinde, yüzeyin karakterizasyonu için veya yüzeydeki aktif türün nicel tayini için bu yöntem oldukça kullanışlıdır.

2.3. Ultramikroelektrotlar (UME)

2.3.1. Ultramikroelektrotlardaki difüzyon kontrollü akımlar

Ultramikroelektrotlar mikroelektrotlardan daha küçüktür, bunlar uygulamaya bağlı olarak metre, santimetre ya da milimetre boyutlarında olabilir. Bu elektrotlar, elektrokimyasal işlem sonucunda oluşan difüzyon tabakasının boyutlarından daha küçüktür. Bu elektrotları anlamak için bu tür sistemlerin kendine özgü özelliklerini ve teorik olarak işleyişini bilmek gerekir.

Şekil 2.9. Yüzeyde aktif ve inaktif alanlar ile bir elektrotta kronoamperometri boyunca difüzyon alanının gelişimi. (a) kısa elektroliz süresi (b) orta süre (c) uzun süre (Ok işaretleri elektroda doğru akış çizgilerini gösterir) (Bard ve Faulkner, 2001)

UME’lerin diğer uygulamaları çok küçük elektrotların karakteristiği olan ohmik düşmeye dayanmaktadır. UME için kritik boyut 25 µm’den küçük olarak bilinir. 0,1 µm kadar küçük kritik boyuta sahip elektrot yapılabilir. Hatta birkaç nm’den daha küçük kritik boyutlarla çalışılmıştır. Elektrodun kritik boyutu çift tabakanın kalınlığı veya molekülün boyutu ile karşılaştırılabilir düzeye geldiğinde, yeni teorik parametreler ve deneysel davranışlarla karşılaşılması beklenmektedir. Bu yaklaşımlar, UME’nin kritik boyutunun yaklaşık 10 nm olduğu alt sınıra kadar uygulanabilir (Arrigan, 2004).

2.3.2. Ultramikroelektrotların türleri

Bir elektrodun UME özelliği göstermesi için boyutunun küçük olması yeterlidir. Buna bağlı olarak çok çeşitli ve kullanışlı şekilde UME’ler bulunmaktadır. En yaygın olarak görülen tür disk şeklindeki UME’dir. Bunlar düzgün bir telin bir yalıtkan içine yerleştirilmesiyle ve daha sonra uç kısmının parlatılarak açığa çıkarılmasıyla üretilebilir. Kritik boyut 25 µm’den daha küçük olan yarıçap boyutudur. 5 µm yarıçapında Pt telden yapılmış elektrotlar ticari olarak mevcuttur. Bir diskin geometrik alanı kritik yarıçapın karesiyle orantılıdır. 1 µm yarıçap için, alan (A), sadece 3x10-8 cm2’dir ve bu 1 mm çapındaki mikroelektrodun geometrik alanından 106 mertebe daha küçüktür. Bu elektrotlardan geçen akım genellikle nanoamper veya pikoamper hatta bazen de femtoamper seviyesindedir.

Küresel veya yarı küresel UME’lerde çalışmak disk şeklindeki elektrotlarda çalışmaya göre daha kolaydır. Ancak birçok önemli davranışları birbirine benzerdir.

Bant şeklindeki UME’ler diğerlerinden oldukça farklıdır, kritik boyutu 25 µm altında olup, bu boyut w ile gösterilir. Bu elektrotların uzunluğu ise cm mertebesinde olabilir. Bant şeklindeki UME’ler metalik bir folyonun veya buharlaştırılabilir bir filmin cam tabakaları arasında ya da plastik reçine içinde gömülerek üretilebilir ve daha sonra uç kısımları parlatılarak açığa çıkartılır. Ayrıca mikroelektronik yöntemler kullanılarak yalıtkan bir substrat üzerinde mikro metalik çizgiler oluşturularak da üretilebilir. Bu yollarla yaklaşık 0,1 µm ve 25 µm arasında değişen genişliklere sahip elektrotlar elde edilebilir. Bir bant geometrik alanın kritik boyutla doğrusal olarak değişmesi bakımından diskten farklıdır. Disk şeklindeki UME’de olduğu gibi kritik boyutun karesi ile değişimi esas almak daha doğrudur. Böylece w’nin oldukça küçük değerlerine sahip elektrotlar büyük geometrik alanlara sahip olabilirler ve oldukça büyük akımlar üretebilirler. Silindir şeklinde bir UME basit olarak r0 yarıçapındaki düzgün bir telin L kadarlık kısmının açıkta bırakılmasıyla üretilebilir. Bant UME’deki gibi uzunluk makroskopik (mm) boyutta olabilir. Burada kritik boyut r0’dır. Genel olarak bir silindirik UME için kütle transfer sorunu bant UME’ye göre daha basittir, fakat işlevsel olarak bir silindir UME ve bir bant UME arasında birçok benzerlik vardır.

2.3.3. Büyük genlikli potansiyel adım uygulamaları için akım cevapları

O türünün bulunduğu bir çözeltideki ultramikroelektrot ile başlangıçta O türünün difüzyon kontrollü olarak R’ye indirgenmesi için t = 0 anında bir adım uygulanır.

(a) Küresel veya yarı küresel UME

Yukarıdaki eşitlikte difüzyon tabakasının r0 ile karşılaştırılabilir kalınlıkta olması halinde, ilk terim kısa bir sürede daha baskındır ve difüzyon tabakası r0’dan oldukça büyük ise ikinci terim daha uzun sürede baskın olur. Birinci terim aynı alana sahip düzlemsel bir elektrotta gözlemlenebilecek Cottrell akımıyla özdeştir ve ikinci terim ise deneyin sonlarına doğru elde edilen kararlı hal akımını tanımlamaktadır. Kararlı hal şartı UME’de rahatlıkla başlangıçta sağlanır. Burada difüzyon tabakasının 100 µm veya daha küçük bir kalınlığa ulaşması gerekir. UME’lerin birçok uygulaması kararlı hal akımlarına dayanmaktadır.

Küresel durumda, kararlı hal akım iss aşağıdaki gibi verilmektedir.

Düzlemsel bir tabaka ile sınırlandırılan bir yarı küresel UME’deki difüzyon akımı, aynı r0’a sahip küresel bir UME’de gözlenen difüzyon akımının yarısıdır. Eşitlik 2.6a küresel durumda olduğu gibi yarı küresel durum için de geçerlidir. Eşitlik 2.6b ise sadece küresel durumda uygulanır.

(b) Disk UME

Disk UME’ler çok önemli uygulama alanlarına sahiptir, ancak difüzyonun iki boyutta (Bard, 2001) oluşması teorik olarak durumu karmaşık hale getirmiştir. Bu boyutlar açısal ve düzlemsel olarak elektrot ile ilişkilidir. Bu geometrinin önemli bir sonucu olarak akım yoğunluğu diskin yüzeyinde tekdüze değildir, ancak elektroaktif türün diskin yüzeyinin en yakın noktasına ulaştığı kenar bölgelerde daha büyüktür. О türlerine ait difüzyon eşitliği bu geometri için aşağıdaki gibi yazılır:

Burada r; r = 0 simetri eksenine dik açısal konumu tanımlar ve z; z = 0 elektrot düzlemine dik düzlemsel yer değiştirmeyi tanımlar.

Çözüm için beş farklı sınır durumuna ihtiyaç vardır. Üçü, başlangıç koşulu ve ikisi yarı-sonsuz koşullarından gelir.

Bir UME’nin ayırt edici özelliği farklı kütle aktarımlarını gerçekleştirebilme yeteneğidir. Aslında bir UME’nin operasyonel tanımı yapılırken temel olarak kararlı hal durumu dikkate alınır.

Bir disk UME’de kararlı hal akımı (iss) aynı yarıçaplı bir yarım küreden daha küçüktür. Bundan dolayı, elektrot yüzeyinin yakınındaki derişim değişimleri de farklı olur.

Bir UME diskinde akım yoğunluğu aslında homojen değildir çünkü elektrodun kenarları elektroaktif türün difüzyonu için geometrik olarak daha uygundur (Bard, 2001). Bu durum heterojen elektron transfer kinetiklerini veya difüzyon tabakası içinde elektro aktif türleri içeren ikinci dereceden reaksiyonların kinetiği gibi bölgesel akım yoğunluğuna bağlı yaklaşımların yorumlanmasını etkiler.

(c) Silindirik UME

Silindirik elektrotu dikkate alarak basit bir geometri oluşturulduğunda difüzyonun yalnızca tek bir boyutu söz konusu olur.

Yukarıdaki eşitlik Fick’in ikinci yasasına karşılık gelen bir ifadedir. Bu ifadede r simetri eksenine dik açısal konuma ve z uzunluk boyunca konuma karşılık gelir.

Szabo ve arkadaşları (Bard, 2001) tarafından rapor edilen pratik bir yaklaşıma ait eşitlik aşağıda verilmiştir.

Burada τ = 4DOt/r02’ dir. Çalışma kısa süre ile sınırlandığında, τ küçük olduğunda sadece Eşitlik 2.9’un ilk terimi önemlidir ve üstel yaklaşımlar birdir. Bundan dolayı Eşitlik 2.9 Cottrell eşitliğine indirgenir. Elektrota bağlı olarak difüzyon tabakasının uzunluğunda bir değişim olması beklenir. Aslında, silindirik difüzyon tabakasından dolayı Cottrell akımında oluşan sapma τ değerinin yaklaşık 0,01’e ulaşması halinde
% 4 kadar büyük değildir.

Çalışma uzun süre ile sınırlandığında τ biraz daha büyür. Eşitlik 2.9’daki ilk terim tamamen ortadan kalkar ve ikinci terimin paydasındaki logaritmik fonksiyon ln τ1/2 değerine yaklaşır.

Böylece akım aşağıdaki eşitlikle verilir.

Bu eşitlikten anlaşıldığı gibi, eşitlikte yer alan τ teriminden dolayı akım zamana bağlıdır. Bu nedenle küresel ve disk durumları için kararlı hal sınırı yoktur. Buna rağmen, zaman sadece ters logaritmik fonksiyon olarak görünür, böylece uzun zaman sınırında oldukça yavaş akım düşüşleri olur. Bu durum kararlı hal durumu olarak isimlendirilir.

(d) Bant UME

Bir disk elektrotta olduğu gibi bant şeklindeki UME’de tek boyutlu yarı küresel durumdakine benzer olarak iki boyutlu difüzyon sistemine sahiptir. Bir bant elektrot daha basit yarı küresel sistemdekine benzeyen iki boyutlu bir sistemdir. Çoğunlukla akım-zaman ilişkisi sınır durumuna yaklaşır ve aşağıdaki eşitlikle verilir.

Bu nedenle, bant UME uzun süre, gerçek kararlı hal akımı sağlamaz.

2.2.4. Ultramikroelektrotlardaki davranışın özeti

Farklı şekillere sahip UME’lerin davranışlarında bazı önemli farklılıklar olmasına rağmen, burada büyük genlikli potansiyel uygulaması sonucunda elde edilen bazı ortak özellikleri hatırlamak yararlı olacaktır.

Öncelikle, kısa sürede difüzyon tabaka kalınlığı kritik boyuta göre küçük olmasına rağmen herhangi bir UME’deki akım Cottrell eşitliğine uyar ve yarı sonsuz doğrusal difüzyon geçerlidir.

İkinci olarak, uzun sürede difüzyon tabaka kalınlığı kritik boyuta göre büyük olmasına rağmen, herhangi bir UME’deki akım kararlı duruma veya yarı-kararlı duruma yaklaşır. Bu durumda sınır akımı aşağıdaki gibi yazılabilir.

Bu eşitlikte mO kütle aktarım katsayısı olup işlevsel biçimi elektrot geometrisine bağlıdır.

Pratik olarak UME’ler ile yapılan deneylerde, elektrot kısa süre veya uzun sürede sınır akımına ulaşabildiği için deney şartlarını kontrol etmek gerekir.

2.2.5. Kararlı hal voltametrisine çift tabakanın etkisi

Nanoelektrotlarda yapısal olarak değişen çift tabaka, engellenmiş elektrik alandan dolayı elektrot yüküne bağlı olarak tahmin edilen akımın artması veya azalması şeklinde göstererek açıklanmıştır (Dickinson, 2011). Bir elektronlu yükseltgenme yönünde bir reaksiyonun oluştuğu varsayılarak kararlı hal akımına klasik çift tabakanın etkileri dikkate alınıp üç muhtemel elektron transferi kinetiği tanımlanmıştır. Dış Helmhotz düzleminde Butler-Volmer eşitliği ve uzaklığa bağlı elektron transferi (tünelleme) uygulanmıştır. Çift tabakaya hem kütle transferi etkileri hem de elektrot transferinin kinetik etkileri tartışılmıştır. Çift tabakanın karşısındaki iyonik kuvvetteki değişimden kaynaklanan aktiflik etkileri ayrıca düşünülmüştür.

Elektrokimyasal sistemler için sıfır yük potansiyelinin muhtemel aralıkları ve reaktant yüklerinin aralığı özellikle düşünülmüştür.

Destek elektrolitin düşük konsantrasyonlarında voltametrik ve nano boyutta voltametrik sonuçlar karşılaştırılmıştır. Beklenmeyen voltametrik davranışların çift tabakaya etkisi açıklanmıştır.

Yüklü çift tabakanın varlığında Nernst voltametrisi simülasyonu ile elektrot yüzeyine kararlı hal kütle transferinin çift tabaka tarafından nasıl etkilendiği tartışılmıştır.

+1 yüklü elektroaktif türlerin yükseltgenmesine ait kararlı hal voltamogram simülasyonu

Şekil 2.10. Farklı destek elektrolit derişimleri için Nernst eşitliğine uyan kararlı hal voltametri sonuçları (Dickinson, 2011)

olmak üzere

+1 yüklü A türünün tek elektronlu yükseltgenmesi sonucunda destek elektrolitin konsantrasyonunun azalması ile akım azalmıştır.

Şekil 2.11. Yüksek destek elektrolit konsantrasyonu için, Nernst eşitliğine uyan simüle edilmiş kararlı hal voltamogramı (Dickinson, 2011)

zA=+1 olduğunda yükseltgenme olayı çift tabakaya aşırı olarak bağlıdır. Özellikle akımlar büyük oranda baskılanmıştır. Elektrotun yüzeyindeki yük oldukça pozitif iken bu durum gözlenir.

durumunda

Şekil 2.11.’de θpzc değerlerinin +5,0 ve -5 olduğu durumlar görülmektedir. Sıfır nokta potansiyeli ile θpzc=+5 olduğu durum üst üste çakışmıştır. θpzc=0 iken karalı hal durumundan hafif sapma gözlenmiştir. θpzc=-5 iken ise pik şeklinde voltamogram oluşmuştur (Dickinson, 2011).

2.4. Nanoelektrokimya

2.4.1. Nanoelektrotlar

Nanoelektrotlar, nanometre mertebesinde kritik boyuttaki elektrotlar olarak tanımlanabilir. Buradaki kritik boyut elektrokimyasal cevabı kontrol eden boyut anlamındadır. Böylece mikrometreden küçük herhangi bir elektrot nanoelektrot olarak görülebilir. Bununla birlikte bir mikroelektrot veya ultramikroelektrot, 25 µm civarında kritik boyuta (yani yarıçapa) sahip bir elektrotun verdiği akım değerinin elde edildiği bir deneyde oluşan difüzyon tabakasının büyüklüğünden daha küçük boyuttaki herhangi bir elektrot olarak da görülebilir. Genellikle, nano bilim ve nano teknolojinin diğer özellikleri yanında, ilgilenilen boyut aralığı 1-100 nm arasında olup, nanoelektrotların kritik boyutunun da bu aralıkta olması gerektiği düşünülebilir.

Elektrodun kritik boyutu elektriksel çift tabakanın kalınlığına eşit düzeyde olacak kadar veya moleküler boyuta düştüğünde, deneysel davranış büyük elektrotlardaki davranışın ekstrapolasyonundan sapmaya başlar. Bu nokta nanoelektrotlar (veya nanodlar) ve mikroelektrotlar arasında ayırma noktası olarak görülebilir (Arrigan, 2004). Nanoelektrotların gelişimi için esas itici kuvvetlerden biri, kritik boyutları (disk veya yarı küresel olanlar için yarıçap, band şeklinde olanlar için ise genişlik) moleküler boyut düzeyinde olan elektrotlar elde etmek olmuştur. Nanoelektrotların gelişimindeki mevcut durumda nanoelektrotlar ile karşı karşıya gelinen temel konular, cihazların hazırlanması ve bunların elektrokimyasal performanslarının anlaşılmasıdır.

2.4.2. Nanoelektrot üretimi

Nanoelektrot araştırmacılarının karşı karşıya kaldığı en büyük zorluklardan biri, yukarıda sözü edilen faydaların bazılarını anlamak ve çalışmak için cihazların üretimi ve hazırlanmasıdır. Bu durum son 15 yıldır veya daha fazla zamandır bu alanda en çok çalışılan konudur ve üç ana yaklaşım mevcuttur:

1. Düzlemsel yüzeyinden çok kenarı ile çözeltiye maruz kalan püskürtülmüş veya buharlaştırılmış metal filmlerin kullanımı ile nano bant elektrot üretimi;
2. Koni şekli alıncaya kadar ince tellerin elektrokimyasal aşınma ile ve takiben bir yalıtkanla tamamen izole edilip sadece koninin tam uç kısmının açık bırakılması ile nanoelektrot üretimi;
3. Nano boşluklu polimerik membranların metalik tabakalara biriktirilmesi ile nanoelektrot dizilerinin üretimi;

İlk iki yaklaşım tek başına nano boyutta elektrotlar elde etmeye olanak sağlarken, üçüncü ise nanoelektrotların dizilerini veya gruplarını elde etmeyi sağlar.

Nano bantlar, nanoelektrot üretiminin ilk türleridir (Arrigan, 2004). Prensip olarak bunların üretilmesi nano disk aletleri üretmekten daha kolaydır ve ileriki araştırmalarda beklenmeyen davranışların ortaya çıkmasına sebep olur. White ve arkadaşları nano bant elektrotları 1980’li yıllarda hazırlamışlardır. Birçok çalışmalar için nano bant elektrotlar uygundur. Araştırmacılar, hassas uygulamalar için nano bant elektrot dizilerinin geliştirilmesini teklif etmişlerdir. Ancak, sayısız nano boyuttaki elektrokimyasal uygulamalar voltametri ve elektrokimyasal görüntülemede disk veya yarı küresel elektrotların kullanılmasını gerektirir.

Mirkin ve arkadaşları, ticari bir lazer pipet çekici ile hem cam hem de teldeki daralmayla sonuçlanan kaynaşmış mikroteller içeren ısıtılmış cam kapileri çekerek nanoelektrotlar hazırlamışlardır. Hem oluşan telin kalınlığı hem de onun camla etrafının kaplanması, çekme yöntemi boyunca kontrol edilen şartlarda değiştirilebilir. Pipet çekici, camın ve onun içindeki mikro telin kısmi ısınmasının kontrol edilmesi için lazer ile çalışır. Cam-tel bileşimi ısıtıldığında, hem camın hem de telin yarıçapını büyük ölçüde azaltmak için cam ve metal tel arasında kaynaştırma yapılır ve sonra çekilir. Bu metot kullanılarak, her bir kapiler- mikrotel bölümü iki tane nanodisk elektrot üretir. Parlatma sonrası, 10 nm’ye kadar disk çaplarına ulaşılmıştır (Arrigan, 2004). Bu yaklaşım, yukarıda tartışılan aşındırma/yalıtım yaklaşımından farklı, nanoelektrot yüzeylerin parlatılabilmesinin yanı sıra daha sistematik bir metot önermek için ortaya çıkar.

2.4.3. Nanoelektrotlarda elektrokimya

Mikrometre boyutlarında, genellikle 1-25 mikron çapındaki çalışma elektrotlarının voltametrik yöntemlerle kullanımı 1980’li yıllarda başlamış ve elektrokimyada önemli araştırma alanlarından biri haline gelmiştir (Murray, 2008). Nanoelektrot ve nanoelektrot grupları ile yapılan elektrokimyasal çalışmalar, karakterizasyon ve uygulama alanı bakımından önemlidir.

Üretilen nanoelektrotların uçlarını yani boyutlarını değerlendirmek için elektrokimyasal ölçüm yapılır. Ölçüm sonucu elde edilen sinyal elektrodun boyutları, genellikle de çapı hakkında bilgi verir.

Nanoelektrotların küçük boyutundan dolayı, üç boyutlu difüzyon gözlenir ve sigmoidal şekilde kararlı-hal voltamogramları elde edilir. Voltamogramın şekli nanoelektrotun geometrisinden bağımsızdır. Genellikle disk çapı gibi kritik bir parametre, kararlı-hal akımına uygun bir model sağlar. Şekil 2.12, mümkün olan difüzyon şekillerini ve bunlara karşılık gelen kararlı-hal akım (sınır akım) denklemlerini gösterir . Bu denklemler yarı küresel, düzgünleştirilmiş disk ve aşındırılmış disk elektrotlar için verilmiştir (Arrigan, 2004).

Şekil 2.12. Nanoelektrot geometrileri; yarı küresel elektrot, düzgünleştirilmiş disk elektrot ve aşındırılmış disk elektrot (Arrigan, 2004)
Nanoelektrotların ayrı ayrı hazırlanması için yukarıda tartışılan üretim işlemlerine dayanarak, aşındırma/kısmen izolasyon yaklaşımı ile hazırlanan nanoelektrotlar ile nanokoniler üretilir ve yarı küresel modele benzer. Aşındırılmış disk model, aşındırılmış nanoelektrot yüzeyinin elektrot boyunca uzanan ve onu çevreleyen bir koruyucu tabaka ile hazırlanarak nanoelektrotları karakterize etmesinde kullanılmıştır.

Elektrot parametreleri ve nanoelektrotların kararlı hal voltametrik karakterizasyonuna ait bazı durumlar Çizelge 2.1’de özetlenmiştir. Görüleceği üzere, birçok elektrot, yarı küresel elektrot modeli ile karakterize edilebilir. Yaklaşık bir yarıküreye uygun koni elektrotlar üretmek için aşındırma/kaplama işlemlerinin temeline dayalı bir yöntem uygulanır.

Nanoelektrotların etkin yarıçapları 10 nm’den büyük ise klasik difüzyon teorisine uyan voltametrik özellikler dikkat çeker. 10 nm’nin altında ise bu teoriden sapma olur. Buna rağmen, mikro boyuttaki modeller, 10 nm’den daha az küçük elektrotlar gibi çok küçük yarıçapa sahip elektrotların değerlendirilmesi için de kullanılmaktadır (Arrigan, 2004).

Çizelge 2.1. Nanoelektrotların kararlı hal voltametrik karakterizasyonu (Arrigan, 2004)

Elektrot Malzemesi Model Kullanılan Redoks Türleri Etkin Çap
Pt Yarı küresel Elektrot 3+
Fe2+, Ferrosen, Ru(NH3)6 ≥ 1.6 nm
Pt Yarı küresel Elektrot 4-
Fe(CN)6 13 nm-1.2 µm
Pt Düzgünleştirilmiş disk elektrot 3+
Ru(NH3)6 10-900 nm
Pt Aşındırılmış disk elektrot [(Trimetilamonyum)metil]ferrosen 10-20 nm
Ag Yarı küresel Elektrot 3+
Ru(NH3)6 50 nm-2.6 µm
Au Düzgünleştirilmiş disk elektrot 4-
Fe(CN)6 50-250 nm
C Yarı küresel Elektrot Fe(CN) 4-
6 0.3 nm-160
nm
C Yarı küresel Elektrot Dopamin 320 nm

Nanoelektrotların kararlı-hal voltametrik karakterizasyonu hızlı elektrot kinetiğine sahip bilinen redoks aktif türlere uygulanır. Örneğin, susuz ortamda Ferrosen, sulu ortamda hekzasiyanoferrat (III/II) veya hekzaaminorutenyum (III) destek elektrolitin fazla olduğu şartlarda kullanılır.

2.4.4. Nanoboyutlu elektrotların faydaları

Ultramikroelektrotların ve daha küçük boyutlu elektrotların kullanılmasındaki birinci sebep, meydana gelen artırılmış kütle transferinden kaynaklanan faydadır. Elektrot boyutu küçülürken, çok yönlü difüzyon baskın hale gelir ve böylece daha hızlı kütle transferi gerçekleşir. Küçük elektrotlardaki yüksek hızlı kütle transferi (ya da difüzyon), kinetik parametrelerin kısa süreli tekniklerle ölçülmesi yerine durgun-hal deneyleriyle ölçülmesine olanak sağlar. Prensip olarak elektrot boyutunun mikrometreden nanometre boyutlarına inmesiyle daha hızlı elektrokimyasal ve kimyasal reaksiyonların incelenmesi mümkün hale gelir. Çünkü elektron aktarım işlemleri, çok yüksek hızlı kütle transferinin olduğu şartlarda, reaktantın elektron yüzeyine kütle transferi ile sınırlandırılacaktır.

Bununla birlikte, küçük elektrotlardaki çift tabaka etkileri için yapılacak düzeltmeler de dikkate alınmalıdır. Küçük elektrotlarda yükleme akımı önemlidir, elektrot küçülürken çift tabaka daha belirginleşir. Geniş bir bakış açısıyla elektrotlardaki difüzyon kontrollü akımlara molekül boyutu, elektriksel çift tabakanın kalınlığı ve difüzyon tabakasının uzaklığının etkisi eşit değerde düşünülmelidir. Moleküler difüzyon bir elektrodun yüzeyindeki elektriksel çift tabaka meydana gelirken, bulk çözeltisinin özelliklerinden farklı olan moleküllerin deney çözeltisi özellikleri artar. Buna benzer fikirler nano boyutlu elektrotlar kullanılarak incelenebilir. Elektrot boyutu küçüldükçe difüzyon tabakası incelir. Böylece çok küçük elektrotlarda, çift tabaka viskozitesinin etkileri deneysel olarak elde edilen difüzyon kontrollü akımlarda daha belirgin hale gelmelidir.

Nano boyutlu elektrotların geliştirilmesi için başka bir gerekçe ise, bunların yüzey ve ara yüzeylerin elektrokimyasal olarak görüntülenmesi işlemi için çok boyutlu tarama modunda kullanılmasıdır. Bu teknik, taramalı elektrokimyasal mikroskopi (SECM) tekniğidir ve çözünürlüğü taramada kullanılan elektrodun boyutuna bağlıdır. Mikroelektrotlar kesin bir performans derecesi sağlar ve iyi bir şekilde tanımlanmıştır ancak, nanoelektrotların kullanımı daha yüksek çözünürlük elde edilmesine olanak sağlamaktadır. Görüntüleme işlemi için, incelenen yüzey boyunca ve yüzeye doğru hareket eden elektrot, görüntülenecek olan yüzeyin bütün noktalarıyla benzer boyuta sahip olmalıdır. Sonuç olarak, bir membran veya aşındırılmış yüzey gibi nano boyuttaki yüzey birimlerinin görüntülenebilmesi için, nano boyutlu bir elektroda (proba) ihtiyaç duyulur. Bu da nano biyoteknoloji ve moleküler biyoloji gibi alanlarda yeni gelişmelere öncülük yapabilir (Arrigan, 2004).

Analitik ölçme sistemleri, potansiyel olarak çözeltideki serbest difüzlenen maddelerin daha kısa sürede cevap vermesine yardımcı olan, nanoelektrotların artırılmış kütle transferinden yararlanabilirler. Sabit potansiyelli amperometride maksimum sinyale daha kısa sürede ulaşmak veya sıyırma voltametrisi deneylerinde daha kısa sürede biriktirme yapmak gibi avantajlar örnek verilebilir. Başka bir analitik fayda faradaik akım / yükleme akım oranı artırılarak sağlanabilir. Bu da yine difüzyon kontrollü faraday akımları için hızlandırılmış kütle transferinin bir sonucudur.

Faradaik akım yoluna difüzyon ile oluşan çift tabakanın etkisi kararlı hal voltametrisi ile araştırılmıştır. Hem matematiksel analizler hem de Nernst-Planck-Poisson eşitlikleri ile sayısal çözümler yapılmıştır. Reaktant yükü, elektrot yükü, elektrot büyüklüğü ve destek elektrolitin miktarından kaynaklanan etkilerin bulunduğu bir çalışma hazırlanmıştır. Uzaklığa bağlı elektron transferi (tünelleme) ve aktiflik etkileri dikkate alınarak sınırlı ve sınırsız elektrot kinetikleri araştırılmıştır.

Elektron transferinin düzlemsel hareketinden dolayı Levich ve Frumkin etkilerinin üstesinden tünelleme ile gelinmesine rağmen, reaktant ve elektrot yükünün kesin bulunma şartları açık bir şekilde gösterilmiştir. Bu gösterimde reaktantın ayrılması (Levich etkisi) veya bilinen kinetiğin azalması (Frumkin etkisi) ile tahmin edilen akım etkili olmuştur (Dickinson, 2011).

2.5. Kaynak Araştırması

Raj ve Ohsaka (2001), uç kısımlarında sübstitüe edilmiş elektroinaktif kendi kendine oluşturduğu tek tabakasıyla modifiye altın elektrotta NADH’nin ve onun model bileşiğinin kolaylaştırılmış elektrokimyasal yükseltgenmesini araştırmışlardır. NADH ve onun model bileşiği, N-benzil-1,4-dihidronikotinamit (DHN)’in elektrokimyasal yükseltgenmesi, uç kısmına bağlanmış olan sübstitüe edilmiş tiyoller
/ disülfit, sistamin (CYST), merkaptopropionik asit (MPA) ve merkaptoetanol (ME) gibi grupların kendi kendine oluşturduğu tek tabaka ile modifiye edilmiş altın elektrotta çalışılmıştır. Çıplak elektrot ile karşılaştırıldığında aşırı gerilimdeki önemli bir azalma (~250 mV) redoks medyatörü olmayan bir ortamda tek tabakalı elektrotlarda NADH’nin yükseltgenmesi için gözlenmiştir. Çıplak elektrot DHN yükseltgenmesi için düzgün olmayan bir voltametrik pik gösterir, oysa tek tabaka ile modifiye edilmiş elektrotlar iyi tanımlanmış voltametrik pikler verir. Altın elektrot üzerinde tek tabakalı düzenleme daha az pozitif potansiyelde yükseltgenme yönünde yükseltgenme ürünleri ile elektrot yüzeyinin kirlenmesini önler. Kare-dalga voltamogramlar tüm tek tabaka modifiye elektrotlarda NADH’nin yükseltgenmesi için keskin bir voltametrik pik verir. Hidrodinamik voltamogramlar döner CYST-Au elektrotta NADH ve DHN’nin yükseltgenmesi için elde edilmiştir. DHN’nin difüzyon katsayısı ve NADH’nin yükseltgenme işleminde yer alan elektronların sayısı hesaplanmıştır.

Gorton ve Dominguez (2002), medyatör modifiye elektrotlarda NAD(P)H’ın elektrokatalitik yükseltgenmesi ile ilgili konunun tarihçesini de özetleyen bir derleme yapmışlardır. NADH’nin yükseltgenmesi ile ilgili kimyasal olarak modifiye edilmiş elektrotların ilk çalışması ile (Tse ve Kuwana, 1978), siyanür klorür ile aktive edilmiş GC elektrotların yüzeyinde bir tek tabaka oluşturulmuş ve pH=7’de doymuş kalomel elektrota karşı anodik pik potansiyeli ~ 0,2 V olarak bulunmuştur. Dönüşümlü voltametri tekniği uygulandığında elektrokatalitik reaksiyon için ECE mekanizması gösterilmiştir. NADH ve NADPH’nin katalitik yükseltgenmesi için kimyasal olarak modifiye edilmiş GC elektrotlarla ilgili birçok çalışma mevcuttur. NADH için bir redüktaz enzimi olan diaforaz çeşitli şekillerde yaygın olarak kullanılmıştır. Bu enzim ve elektrotlar arasında direkt elektron transferi olduğu gözlenmiştir (Kobayashi ve ark., 1992; Larsson ve ark., 2001).

Chen ve arkadaşları (2004), sıralı karbon nano tüpler ile modifiye edilmiş camsı karbon elektrotta NADH'nin elektrokatalitik yükseltgenmesini incelemişlerdir. Bir alümina kalıp membranın oldukça düzenli gözenekleri içinde sentezlenen sıralı karbon nano tüpler (OCNTs), camsı karbon elektrotu (OCNT/GC) modifiye etmek için kullanılmıştır. OCNT/GC elektrot 645 mV aşırı gerilimin azalması ile birlikte fosfat tampon çözeltisi içinde (pH 6,8) NADH’nin elektrokimyasal yükseltgenmesi yönünde etkili bir elektrokatalitik aktivite göstermiştir. Anodik pik akımları 5×10-7 M tayin sınırı ile 2×10-5-1×10-3 M NADH derişim aralığında doğrusal olarak artar.

Radoi ve Compagnone (2009), NADH’nin elektrokimyasal sensör tasarımında son gelişmeleri araştırmışlardır. NADH elektrokimyasal sensör gelişimi, doğada NAD(P)H esaslı enzimatik reaksiyonların her yerde bulunmasından dolayı biyoelektroanalizin en çok çalışılan alanlarından biri olmuştur. Önerilen farklı çözümler "ideal" NADH sensörünün gerçekleştirilmesinden hala uzak ve araştırma alanı hala zordur. Seçilen örnekler ve NADH’nin elektrokatalizi için yeni sensör malzemeler hakkında araştırmalar yapılarak gelişmiş performanslar elde etmek için uygun tasarımlar vurgulanmıştır. Elde edilen veriler; NADH duyarlı yüzey modifiye elektrotlar, yüzey redoks aracılı NADH problar ve NADH'nin elektrokatalitik yükseltgenmesi için bulk modifiye elektrotlar olmak üzere gruplandırılmıştır.

Yang ve Liu (2009), etanol dehidrojenaz bazlı biyosensörlerin üretimi ve NADH tayini için poli(brilliant kresil mavisi)-karbonnanotüp modifiye elektrotlarla çalışmışlardır. Poli brilliant kresil mavisi (PBCB) ile modifiye edilmiş tek duvarlı karbon nanotüp (SWNT) camsı karbon elektrot NADH’nin elektrokatalitik tayinini kolaylaştırmak için, basit bir yöntemle üretilmiştir. Kimyasal olarak modifiye edilmiş bu elektrotta NADH, nötral fosfat tamponu içinde 0 V’da (SCE karşı) tayin edilmiştir. Dopamin veya ürik asitin 100 kat fazlası ile herhangi bir girişim gözlenmemiştir. Bir etanol biyosensörü karajenan ile immobilize edilmiş etanol dehidrojenaz tarafından modifiye edilen nanokompozit elektrot kullanılarak geliştirilmiştir. Doğrusal etanol derişim cevabı 0,4 ile 2,4 mM aralığında elde edilmiştir ve tayin sınırı 0,1 mM olarak hesaplanmıştır.

Shan ve arkadaşları (2010), grafenin etanol esaslı iyonik sıvı ile fonksiyonel hale getirilmesi (IL-grafen) NADH’nin elektrokimyasal tayinini çalışmışlardır. NADH yükseltgenmesininn aşırı potansiyelindeki önemli bir azalma (440 V) IL-grafen / çitosan kaplama kullanılarak gözlenmiştir, yükseltgenme yaklaşık 0 V’da başlamıştır (Ag/AgCl karşı). Bu tür modifiye bir elektrotta NADH’nin amperometrik cevabı çıplak elektrota göre daha kararlıdır. Ayrıca, grafen-çitosan-modifiye elektrot 0,25 ila 2 mM arasında iyi bir doğrusallık ve 37,43 µA mM-1cm-2 yüksek hassasiyet göstermiştir. NADH ve elektrot arasındaki elektron transferini desteklemek için IL- grafenin yeteneği dehidrojenaz bazlı amperometrik biyosensör geliştirilmesi için yeni ve gelecek vaat eden biyo-uyumlu bir platform sergilemiştir.

Guo ve arkadaşları (2011), kimyasal olarak modifiye edilmiş nanometre boyutlu elektrotların elektrokimyasını çalışmışlardır. 4-aminotiyofenolün (4-ATP) kendi kendine oluşturduğu tek tabakaları (SAMs) altın (Au) nanoelektrotlar üzerine başarılı bir şekilde biriktirmişlerdir. 4-ATP SAMs modifiye elektrottan elde edilen dönüşümlü voltamogramlar pikleri ve pik yüksekliğinin tarama hızı ile orantılı olduğunu gösterir. Bu davranış elektroaktif SAMs modifiye makro elektrotlarınki ile benzerdir. Elektrokimyasal davranış ve dış küresel elektron transfer reaksiyonunun mekanizması 4-ATP SAMs ile modifiye edilmiş nanometre boyutlu elektrotta incelenmiştir. 4-ATP SAMs modifiye elektrot ayrıca Pt nanopartiküller ile modifiye edilmiştir. Elektrokimyasal davranışları Pt nanopartiküller ve Pt nanopartikül/4-ATP SAMs/Au elektrotta, Au metal arasında elektriksel iletişim olduğunu gösterir. Ancak, taramalı elektron mikroskopik görüntüleri Pt nanopartiküllerin elektrot yüzeyini eşit olarak kaplamadığını göstermiştir.

Dickinson ve Compton (2011), kararlı hal voltametrisine difüze çift tabakanın etkisini incelemişlerdir. Faradaik akım geçişine difüzyon ile oluşan çift tabakanın etkisini kararlı hal voltametrisi ile araştırılmıştır. Hem matematiksel analiz ve hem de Nernst-Planck-Poisson eşitlikleri ile sayısal çözümler yapılmıştır. Reaktant yükü, elektrot yükü, elektrot büyüklüğü ve destek elektrolitin miktarından kaynaklanan etkilerin bulunduğu bir çalışma hazırlanmıştır. Uzaklığa bağlı elektron transferi (tünelleme) ve aktiflik etkileri dikkate alınarak sınırlı ve sınırsız elektrot kinetikleri araştırılmıştır.

Nagamine ve arkadaşları (2011), taramalı elektrokimyasal mikroskobu kullanarak tek mantar hücre görüntüleme üzerinde uç boyutunun etkisini araştırmışlardır. Tek bir mantar hücrenin substrat üretim/uç toplama modu SECM görüntülemesinde uç reaksiyonunun etkisi µm-nm boyutlarda prob elektrotların çeşitli boyutları kullanılarak araştırılmıştır. Tek bir mantar hücrenin substrat oluşturma/uç toplama (GC) mod ölçümleri lipofilik menadion ve hidrofilik ferrisiyanid ile bir çift medyatör sistem kullanılarak yapılmıştır. Uç reaksiyon ile hücrenin etrafında oluşan medyatörün derişim profilini bozmadan GC modunda tek bir hücrenin uç boyutu etkinleştirilmiş kantitatif SECM görüntülemesini daha küçük boyutta elde etmişlerdir.

Lakbub ve arkadaşları (2011), çeşitli boyutlarda altın nanoelektrotları alkantiollerin oluşturduğu bir tek tabaka ile modifiye etmişlerdir. Bu oluşan tek tabakada bulunan pinholler çok küçük elektrot olarak kullanılabilir. Bu çalışma tek tabaka kaplanmış elektrot üzerinde sadece bir iğne deliği olma ihtimalini göstermiştir. Tek bir iğne deliği olan elektrot hızlı ve yavaş reaksiyonların elektrokimyasal davranışlarını incelemek için kullanılmıştır. Elektrot yeterince küçük ise yavaş bir reaksiyonunun elektrokimyasal cevabının Butler-Volmer cevabına uygun olmadığını göstermişlerdir.
Noël ve arkadaşları (2013), Ag nanoelektrotların fabrikasyonu, karakterizasyonu ve kimyasal aşındırmasını incelemişlerdir. Düz ve parlatılmış nanoelektrotların üretimi için daha önce geliştirilmiş yöntemler mikrometreden 50 nm yarıçapına kadar gümüş elektrotların üretimi için genişletilmiştir. Hazırlanan elektrotlar kararlı hal voltametrisi, taramalı elektrokimyasal mikroskobi (SECM) ve atomik kuvvet mikroskopisi (AFM) tarafından karakterize edilmiştir. Bu çalışma girintili nanoelektrot üretimi için amonyak çözeltilerindeki gümüşün kontrollü kimyasal aşındırması için geliştirilmiştir. Voltamogramlar ve SECM yaklaşım eğrileri aşınmış elektrodun girinti derinliği ve diğer geometrik parametrelerini değerlendirmek için elde edilmiştir.

Li ve arkadaşları (2013), çekme yöntemi ile elde edilen nanometre boyutlu elektrotun voltametrik cevabını araştırmışlardır. Elektrotların üretim yöntemi, bir lazer çekme cihazı kullanılarak küçük elektrotlar üretmek üzere planlanmıştır. Özellikle elektrot küçük bir RG (elektrot yarıçapı ile izolasyon tabaka yarıçapının oranı) değerine sahip olduğunda çekilerek elde edilen elektrotun konik şekilli yalıtım tabakasını gösteren simülasyon voltametrik cevaba benzer etkiye sahiptir. Çok küçük çekilmiş elektrodun voltametrik cevabı üzerine düşük geçişli filtrelemenin de etkisi araştırılmıştır.

Hu ve arkadaşları (2013), potansiyometrik ve amperometrik SECM probları olarak platinlenmiş karbon elektrotlar üzerine çalışmışlardır. Mikrometre boyutlu platinlenmiş karbon elektrotlar daha önce biyolojik sistemlerde reaktif oksijen ve azot türlerinin (ROS ve RNS) tayini için kullanılmıştır. Burada, kuvarsla kaynaştırılmış platinlenmiş karbon nanoelektrotların hazırlanması ve karakterizasyonu açıklanmıştır. Bu tür elektrotlar, taramalı elektrokimyasal mikroskopide uç olarak kullanılabilecektir. Hazırlanan elektrotlar kararlı hal voltametrisi, taramalı elektron mikroskobu ve SECM ile karakterize edilmiştir. ROS/RNS tayinine ilave olarak platinlenmiş nanoelektrotların büyük yüzey alanı onları yararlı potansiyometrik prob haline getirir. Önceden üretilmiş olan platinlenmiş elektrotların aksine karbon elektrotlar çok ince yalıtkan tabakaya sahiptir. Bu tabaka yüksek çözünürlüklü SECM görüntülemesi ve biyolojik hücrelerdeki deneyler için elzemdir.

Zhang ve arkadaşları (2013), destek elektrolit bulunmadığı ortamlarda nanoelektrotlarda yüksüz türlerin iki elektronlu indirgenmesinin engellenmesini çalışmışlardır. 1,4 benzokinon ve tetrasiyanokinodimetan (TCNQ) geleneksel voltametrik şartlarda mono anyonlar ve di anyonlara indirgenir, asetonitril çözeltisinde destek elektrolit çözeltisi bulunmadığında di anyonlara kadar
indirgenme gözlenmez. Destek elektrolitin düşük konsantrasyonlarında IR düşüşünün ve elektrostatik kuvvetinin etkileri birinci indirgenme dalgalarının kullanılmasıyla incelenmiştir. Bu etkiler ikinci dalgaların analizi için de geçerlidir. 0,4 µm’den daha az yarıçaplara sahip mikroelektrotlarda destek elektrolitsiz ortamlarda alınan voltamogramlar dikkat çekici bir IR düşüşü göstermez. Anyonlar için büyük aşırı gerilim Nernst-Planck eşitliği ve Laplace eşitliğinin çözümlerinde hesaplanan elektrot göçü terimleri ile açıklanamaz. Elektrolit ilavesi ile çözeltinin iletkenliği artar, ikinci indirgenme dalgası potansiyel kayması ile birlikte görülür. Elektrolit birinci indirgenme dalgasını etkilemez fakat ikinciyi değiştirir. İkinci dalga için spesifik olan tuz etkisi tuz katyonu ile redoks anyonunun stokiyometrik olmayan birleşmesine atfedilir.

Gasnier ve arkadaşları (2013), NADH’nin miktarını belirtmesi için elektrokimyasal davranışlarını ve analitik uygulamalarını grafit, mineral yağ ve grafenin karıştırılması ile elde edilen grafen pasta elektrotta (GrPE) araştırmışlardır. Bu çalışma grafen pasta elektrodun elektrokimyasal davranışlarının incelenmesini kapsar. Grafen pasta elektrot taramalı elektron mikroskobu, dönüşümlü voltametri ve amperometri teknikleri ile karakterize edilmiştir. Farklı redoks problar kullanılarak elde edilen elektrotların elektrokimyasal cevabına grafen pasta elektrotun bileşiminin etkisi incelenmiştir. Askorbik asit, dopamin ve NADH gibi farklı biyoanalitlerin elektroyükseltgenmesi GrPE ile seçici olarak katalizlenmiştir. Askorbik asit varlığında NADH’nin eşzamanlı, seçici ve hassas kantitatif tayini için GrPE’nin avantajları belirtilmiştir.

Danis ve arkadaşları (2015), nanoelektrotlarda anodik sıyırma voltametrisi çalışmışlardır. Bu çalışmada taç eterler ile Mn2+ iyonu bir arada bulunmaktadır. Mangan katyonlarının kantitatif tayini için platin-civa yarıküresel nanoelektrotların geliştirilmesi ve karakterizasyonunu çalışmışlardır. Elektrokimyasal problar civa iyon çözeltisinden metalik civanın elektrokimyasal biriktirilmesi ile elde edilmiştir. Bu biriktirme lazer çekme yöntemi ile hazırlanan Pt/kuvars disk şeklindeki nanoelektrotların yüzeyine yapılmıştır. Üretilen nanoelektrotlar kararlı hal voltametrisi, SECM, SEM, X ışınları spektroskopisi ile karakterize edilmiştir.

Anodik sıyırma voltametrisi kullanılarak Mn2+ derişime karşı kalibrasyon yapılmıştır. Bu teknik Li-iyon pillerdeki çözünmüş manganın tayini için yeni bir yaklaşım oluşturmuştur.

3. MATERYAL VE YÖNTEM

3.1. Kimyasal Maddeler ve Malzemeler

0,05 M Tetrabütilamonyum tetrafloroborat (TBATFB) (Aldrich, % 99,9) asetonitril (Merck, % 99,9) ortamında hazırlanmıştır ve M Ferrosen (Aldrich, % 98) çözeltisi için destek elektrolit olarak kullanılmıştır.

Nikotinamid adenin dinükleotid disodyum tuzu Sigma’dan temin edilmiştir. 0,005 M stok NADH çözeltisi için sırasıyla 0,1 M, 0,5 M, 2 M, 2,5 M ve 3 M KCl içeren fosfat tamponu pH 7’de destek elektrolit olarak hazırlanmıştır. Hazırlanan çözelti günlük kullanılmak şartıyla +4 ˚C’ de muhafaza edilmiştir.

0,1 M, 0,5 M, 2 M, 2,5 M ve 3 M KCl içeren fosfat tamponu Na2HPO4 ve NaH2PO4.2H2O’ın belirli miktarlarının çözülüp litreye tamamlanıp ortamda 0,1 M, 0,5 M, 2 M, 2,5 M ve 3 M KCl olacak şekilde belli miktar KCl’nin tartılmasıyla hazırlanmıştır. 0,1 M NaOH çözeltisi ile pH istenilen değere ayarlanmıştır.

Nanoelektrot üretmek için 0,025 mm çapında altın tel, borosilikat (1 mm O.D, 0,58 mm I.D) ve kuvars cam kullanılmıştır. Normal boyutlu altın elektrotu parlatmak için 0,05 mikron, 0,3 mikron ve 0,1 mikron temizleme kitleri (Alpha Alümina Powder) kullanılmıştır.
3.2. Sutter P-2000 Laser Esaslı Mikropipet Çekici

P-2000 mikropipet çekiciler mikropipet üretimi, optik fiber prob ve nanosprey uç teknolojisindeki önemli gelişmeleri temsil eder. P-2000 geleneksel çekme cihazları, lazer tabanlı CO2 ısı kaynağıyla bütünleşir. Bu sistem diğer çekme cihazları tarafından karşılanmayan özellikler sunar. P-2000 çoğu geleneksel camlar ile çalışmak için müsait iken öncelikli avantajı kuvars camla (kaynaşık silika) çalışılmasıdır.

Resim 3.1. P-2000 Lazer esaslı Mikropipet Çekici

Kuvars çeşitli araştırma uygulamaları için üstün malzeme özellikleri sağlar. Kuvars diğer camlardan daha güçlüdür ve sert dokuların içinden penetrasyonu kolaylaştırabilir (Munoz ve Coles, 1987). Bu normalde geleneksel pipetleri kırar. Kullanıcılar düşük gürültülü cam isteyen uygulamalar için kuvarsın mevcut olan en düşük gürültülü cam olduğunu fark ederler (Rae ve Levis, 1992,1993). Kuvars camlar, geleneksel camlarda kullanılan hiçbir metali içermez (Zuazaga ve Steinacker, 1990).

CO2 lazer P-2000 için ısıtıcı kaynağı olarak birkaç sebeple seçilmiştir. İlk olarak, lazerin nominal emisyonun dalga boyu camın içindeki SiO2 kafesin rezonans frekansına yakındır. Böylece uygun lazer gücü sağlandığında kuvars ve diğer geleneksel camlar eritilebilir. İkincisi lazer ısısı temizdir ve geleneksel ısıtma filamentleri gibi pipet üzerinde kalıntı bırakmaz. Üçüncü olarak, lazer ısı hiç artık filament ısısı bırakmadan anında kapatılabilir. Son olarak, kullanıcı cama verilen ısı miktarını ve dağılımını programlayabilir.

P-2000 en fazla 8 ayrı komut satırından oluşan 100 farklı programı depolayabilir. Programlanabilir parametreler şunlardır; sıcaklık, filament, hız, gecikme ve çekme.
P-2000 kullanımı için önemli bir faktör kullanılan camın çapıdır. P-2000/G dış çapı 1,2 mm’ye kadar olan camların bile ısıtılması amacıyla tasarlanmıştır. Daha geniş

çaplı camlar (1,5 mm kuvarsa kadar ya da 1,8 mm geleneksel camlar) kullanılabilir. Ama en iyi performans 1,2 mm çaplı ya da daha az çaplı olanlarladır.

P-2000/F fiber optik gibi küçük çaplı camlarla iyi çalışır. Küçük çaplı kaynaşmış silika kapiler nanosprey uçların üretilmesinde yaygın olarak kullanılır. Küçük çaplı camlar (dış çapı 1,25-0,6 mm aralığında olanlar) küçük çaplı materyallere özel çekici çubuklarının yanı sıra optik uyum gerektirir. Uç boyutları ve konik geometrileri kapsamı geniş olan büyük çaplı camlar P-2000/F ve daha küçük çaplı camlarla üretilebilir. 5 µm ve 10 nm arası değişen fiber optik uçlar çizilmiştir (Anonim, 2012a).

3.3. BV-10 Mikropipet Parlatma Cihazı

Resim 3.2. BV-10 Mikropipet Parlatma Cihazı

Seçkin ve kullanımı kolay, BV-10 0,1-100 µM arasında mikropipet uçlarının hassas eğimli yapılmasını sunan bir parlatma cihazıdır. Özgün zımpara levhası sürüş sistemi parlatma sürecinin daha fazla kontrolü için serbest titreşim yapar. Parlatma çok hızlı gerçekleştirilebilir ve Brown ve Flaming, Bilim, Ağustos 1974, Cilt 185.’de tarif edildiği gibi teknikler kullanılarak istikrarlı uç çapları üretir.

Hücre içi kayıt elektrotları aşağıdaki sebeplerden parlatmadan yararlanabilir:
Elektrot üzerinde keskin bir nokta oluşturulmasıyla uç çapında bir azalma
Lümenin daha geniş bir enine kesit alanı nedeniyle elektrotun düşürülmüş elektriksel direnci

Bu büyük ölçüde çok küçük ya da zor hücreleri nüfuz ederek ve tutarak kolaylaştırır.
Temel parlatma sistemi, ağır kaide üzerine monte edilmiş yüzey yarım dalga (250 nm) oluşturmak üzere optik olarak düz sabit bir kaideden oluşur. Bu yarım dalga düz bir aşındırıcı kaplanmış cam zımpara levha için bir rulman olarak görev yapar. Düz zımpara levhası bir yalpalama içermeyen düz zımpara yüzeyi sağlamak için manyetik alanların yardımıyla düşük titreşim, düşük hızlı bir motora bağlanır. Aşındırıcı plakalar istikrarlı bir aşındırıcı kaplamayı garanti eden özel bir işlem ile üretilmektedir.

İki eksenli bir mikromanipülatör pipetin eğimli olması ve aşındırıcı yüzeyi üzerine ilerlemeye izin veren kontrolünü sağlar. Konik açı ve ilerleme hızı ayarlanabilir. Bir kaz boynuna sahip LED lamba aşındırıcı plaka ve pipetin keskin aydınlatmasını sağlayarak parlatma işlemini iyileştirir (Anonim, 2012b).

3.4. Elektrokimyasal Cihazlar

NADH’nin nanoelektrokimyasal davranışlarının incelenmesi için Sutter P-2000 lazer esaslı mikropipet çekici ile borosilikat kapilerlerin (1 mm O.D, 0,58 mm I.D) içine 0,025 mm çapında altın tel yerleştirilerek üretilen nanoelektrotlar kullanılmıştır. Nanoelektrotlar BV-10 mikropipet parlatma cihazında parlatılmıştır. Elektrotların mikroskopta görüntüleri alınmıştır. Tavlama için kül fırını kullanılmıştır.

Elektrokimyasal çalışmalar CH Instruments Model 660C Electrochemical Analiz cihazında dönüşümlü voltametri (CV) tekniği kullanılarak yapılmıştır. Çalışma elektrodu olarak üretilen altın nanoelektrot, yarı referans elektrot olarak ise Ag tel kullanılmıştır.

Çalışma elektrodu, üzerinde analitin yükseltgendiği veya indirgendiği elektrottur. Burada çalışma elektrodu olarak kullanılan altın nanoelektrotlar farklı çaplara sahiptir. Normal boyutlu altın elektrotu ve altın nanoelektrotu temizlemek ve bazı maddeleri çözmek amacıyla Wise Clean marka sonikatör kullanılmıştır.

25 ˚C’de pH=4,40, pH=7 ve pH=10,01’de standart elektrot çözeltileriyle kalibre edilmiş Mettler Toledo marka pH metre ile gerekli pH ölçümleri yapılmıştır.

Referans elektrot, potansiyeli deney süresince sabit kalan elektrottur. Burada susuz ortam için hazırlanmış Ag/Ag+ referans elektrodu kullanılmıştır.

3.5. Optik Mikroskop

Optik mikroskop, temelde iki mercek sisteminden oluşur. Bir tek sistemin (objektif) verdiği görüntü, ikinci bir sistemle (oküler) daha da büyütülür. Böylece, bir büyüteç ile elde edilebilenden çok daha yüksek bir büyütme gücü sağlanır. Mikroskop, bilim ve teknolojide geniş kullanım alanı bulur. Birleşik mikroskop, Hans ve Zacharias Janssen tarafından 1600 yıllarında, Hollanda'da bulunmuştur. XVIII. yüzyılda mikroskop, bir oyuncak olmaktan öteye geçemezken, 1830'lardan sonra mikroskop objektifleri, yalın bir mercek yerine, nitelikli, renksemez ve sapmasız sistemlerden yapılmaya başlanmıştır. Böylece görüntü çevresinde oluşan renkli halkalar ve bazı optik kusurlar giderilmiştir. Daha sonraki 50 yıl içinde pek çok araştırmacı, aygıtın geliştirilmesine katkıda bulunmuştur. 1880’de Ernst Abbe, 302 000 kez büyütme sağlayacak mikroskopun kuramsal yapısını ortaya koymayı başardı.

Söz konusu büyütme sınırı, ışığın bir elektro magnetik ışınım biçimi olmasının getirdiği özelliklerden dolayı, aşılamaz. Işık, bir dalga hareketi olduğundan, çok küçük cisimler çevresinde hiç etkilenmeden bükülebilir. Bu durum, çok küçük cisimlerin görülmesini engeller. Bu yüzden, 2 000'den daha fazla büyütme sağlayan mikroskopların yapılabilmesine karşılık, ışığın yapısından ötürü, ayrıntılı bir görüntü elde etmek olanaksızdır. Elektron dalgalarının dalga boyları, ışığınkine oranla çok daha kısa olduğundan, 2 500 angströmden küçük cisimleri büyütmede, elektron mikroskopu kullanılır.

Mikroskop ile inceleme için gerekli aydınlatma, iki yoldan sağlanabilir: Nesnenin içinden doğrudan ışık geçirilir; nesneden yansıyan ışık mikroskopa gönderilir. Nesne içinden geçen ışığın kullanılması daha yaygın bir yöntemdir. Çalışmaların çoğunda ışık kaynağı olarak bir tür ampul kullanılır. Gün ışığı, gerek nitelik, gerekse şiddet açısından, her zaman güvenilir değildir. Bazı aygıtlarda ışık kaynağı mikroskopun tabanına yerleştirilerek, kullanım kolaylığı sağlanır. Ayrı bir lamba kullanılacaksa, ışığın bir aynadan yansıtılarak, nesnenin içinden geçirilmesi gerekir. Gelişmiş mikroskoplarda, lambanın yapısı biraz karmaşıktır. Genellikle düşük gerilimle çalışan bu lambalar, ampulün flamanından çıkan ışık şiddetini denetleyen bir irisle ve bir toplayıcıyla donatılmıştır, istenen dalga boylarında aydınlatma veren değişik tür lambalar da vardır.

En iyi sonuçlar, mikroskop tablasındaki örneğe, bir alt toplayıcıdan geçen odaklanmış ışık gönderilerek elde edilir. Düşük büyütme gerektiren çalışmalarda bunun büyük bir önemi yoktur. Büyütmenin yüksek tutulduğu durumlarda ise, ışık şiddeti, toplayıcısız denetlenemez. Toplayıcıyla birlikte bulunan iris diyaframı, ışığın nesne üstüne geliş açısını denetler. Nesne kesitinden geçen ışık, objektife girer. Objektif sistemi çok karmaşık ve pahalıdır. Bazılarının çapı 1 mm kadar olan yaklaşık 14 merceğin, birbirine göre dikkatle yerleştirilmesiyle yapılır. Objektifin büyütmesi ne kadar yüksekse, yapısı da o kadar karmaşık olur. Ayrıca, fotomikrografi, için düz alanlı objektif gibi, özel türler de kullanılır. Döner bir kafaya değişik objektif sistemlerinin yerleştirilmesi, kullanım sırasında kolaylık sağlar. Böylece nesnenin karşısına istenen objektif getirilebilir. Modern bir araştırma mikroskopunun objektif büyütmesi 3, 6, 10, 20, 40 ve 100 düzeyindedir. En yüksek büyütmeli objektifler yağ daldırmalı türdendir. Bunlarda, lam ile objektif ön merceği arasında bir yağ damlacığı bulunur. Mikroskop gövde silindirinin üst kesiminde oküler yer alır. Okülerin büyütme gücü çeşitli değerlerde olabilir (genellikle 6, 10 ve 15 kez). Mikroskopun toplam büyütmesi, objektif büyütmesi ile oküler büyütmesinin çarpımıyla elde edilir. Mikroskopun yapımında, ışık kaynağından okülere kadar bütün bileşenlerin düzgün bir konum içinde bulunmasına özen gösterilir. Çağdaş mikroskoplarda bu konumlar, en iyi sonucu verecek biçimde düzenlenmiştir.

3.6. Yöntem

Öncelikle ticari olarak temin edilen 25 µm çapında altın tel 0,58 mm iç çapa sahip borosilikat cam kılcal boru içerisine yerleştirilmiştir.

Kılcal borunun içerisine mikrometre boyutundaki altın tel yerleştirilerek lazerli çekme cihazında inceltilmiştir. Cihazın parametreleri olan Sıcaklık (Heat), Filament (Filament), Hız (Velocity), Gecikme (Delay), Çekme (Pull) terimlerinin karşılığı olarak optimizasyon yapıldıktan sonra elde edilen sırasıyla 550, 4, 30, 150, 0 değerleri ile çalışmalar yapılmıştır. Daha sonra mikroskop altında yapılacak kontrol ile inceltilmiş kesitin bileşimi doğrulanacak ve eğer bir kayma veya benzeri bir düzensizlik görülürse, iç kısımda bulunan altın tel mekanik olarak hareket ettirilerek tam orta kısımda konumlanması sağlanmıştır.

Düzgün bir şekilde inceltilmiş ve içinde altın tel bulunan kılcal boru, lazerli çekme cihazına yerleştirilerek kaynaştırma yapılmıştır. Sıcaklık (Heat), Filament (Filament), Hız (Velocity), Gecikme (Delay), Çekme (Pull) terimlerinin karşılığı olarak optimizasyon yapıldıktan sonra elde edilen sırasıyla 300, 4, 15, 120, 0 parametre değerleri kullanılarak çalışmalar yapılmıştır ve altın tel ile cam arasında boşluk kalmayacak şekilde kavraması sağlanmıştır. Kaynaştırma işleminden sonra kılcal tekrar mikroskop altında kontrol edilmiştir.

Son olarak yapılacak olan çekme işleminde daha önce hazırlanmış kaynaşmış haldeki kılcal boru ve altın tel lazerli çekme cihazına yerleştirilerek; Sıcaklık (Heat), Filament (Filament), Hız (Velocity), Gecikme (Delay), Çekme (Pull) terimlerinin karşılığı olarak optimizasyon yapıldıktan sonra elde edilen sırasıyla 400, 3, 10, 120,

100 parametre değerleri kullanılarak çalışmalar yapılmıştır. Bu kılcal borudan iki adet altın nanoelektrot elde edilmiştir. Mikroskop altında kontrol edilen nanoelektrotlar, video- mikroskobik parlatma düzeneğinde 0,05 µm’lik alümina parlatma kâğıdı 15 dakika süreyle sabit bir dönme hızında yaklaşık parlatılmıştır. Hazırlanan nanoelektrotlar en az 24 saat süreyle yaklaşık 150 ºC sıcaklıktaki bir kül fırınında tavlama işlemine tabi tutulmuştur. Altın nanoelektrotların lazerli çekme cihazı ile üretim yönteminin şematik gösterimi aşağıda verilmiştir.

Resim 3.3. Lazerli çekme yöntemiyle altın nanoelektrot üretim şeması (Zoski, 2007)

Üretilen ve yüzeyleri parlatılan altın nanoelektrotların yaklaşık yarıçap büyüklüklerini ve hesaplamak için dönüşümlü voltametri tekniği kullanılmıştır. Bu çalışmada medyatör olarak asetonitrilde hazırlanmış 1×10-3M ferrosen çözeltisi kullanılmıştır. Ferrosen ve altın nanoelektrotlar kullanılarak elde edilen voltamogramların şekli ve akım değerleri yardımıyla, elektrotun yüzeyinin düzgünlüğü ile yarıçapı hakkında bilgi edinilmiştir.

4. ARAŞTIRMA SONUÇLARI

4.1. Altın Nanoelektrotların Optik Mikroskop Sonuçları

Ticari olarak temin edilen 25 µm çapında altın tel 0,58 mm iç çapa sahip borosilikat cam kılcal boru içerisine yerleştirilmiştir. İnceltme, kaynaştırma ve çekme işlemlerine tabi tutulan bu kılcal borudan iki adet altın nanoelektrot elde edilmiştir.

Mikroskop altında alınan görüntüler aşağıda verilmiştir.

Resim 4.1. (a) İnceltme, (b) Kaynaştırma, (c1,c2) Çekme işlemi sonucu elde edilen nanoelektrotlar

Resim 4.2. (a) İnceltme, (b) Kaynaştırma, (c1,c2) Çekme işlemi sonucu elde edilen nanoelektrotlar

Resim 4.3. (a) İnceltme, (b) Kaynaştırma, (c1,c2) Çekme işlemi sonucu elde edilen nanoelektrotlar

Resim 4.4. (a) İnceltme, (b) Kaynaştırma, (c1,c2) Çekme işlemi sonucu elde edilen nanoelektrotlar

Resim 4.5. (a) İnceltme, (b) Kaynaştırma, (c1,c2) Çekme işlemi sonucu elde edilen nanoelektrotlar

4.2. Dönüşümlü Voltametri Sonuçları

4.2.1. Normal boyutlu altın elektrotta dönüşümlü voltametri sonuçları

Bu kısımda normal boyutta altın elektrotta ferrosen ve NADH için dönüşümlü voltametri (CV) sonuçları verilmektedir. Dönüşümlü voltametri çalışmalarında, standart referans olarak 1×10-3 M Ferrosen molekülünün 0,05 M TBATFB destek elektrolitinin asetonitrildeki çözeltisinde sabit tarama hızında pik akımları normal altın elektrotta kaydedilmiştir.

Şekil 4.1. 1×10-3 M Ferrosen molekülünün 0,05 M TBATFB’de verdiği voltamogramı v:0,01 V/s (vs.Pt)

NADH’nin destek elektrolit olarak 0,1 M KCl içeren fosfat tamponunda (pH=7), altın elektrot yüzeyinde 0,5×10-3 M ve 1,5×10-3 M’lık çözeltisinde yükseltgenmesi incelenmiştir. Tarama hızı 0,05 V/s’dir.

Şekil 4.2. 0,5×10-3 M NADH'nin 0,1 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve normal boyut altın elektrotta alınan voltamogramı v:0,05 V/s (vs. Pt)

Şekil 4.3. 1,5×10-3 M NADH'nin 0,1 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve normal boyut altın elektrotta alınan voltamogramı v:0,05 V/s (vs. Pt)

NADH’nin destek elektrolit olarak 0,1 M KCl içeren fosfat tamponunda (pH=7), altın elektrot yüzeyinde 0,05×10-3 M’lık çözeltisinde yükseltgenmesi incelenmiştir. Tarama hızı 0,1 V/s’dir.

Şekil 4.4. 0,05×10-3 M NADH'nin 0,1 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda alınan voltamogramı v:0,1 V/s (vs. Ag)

4.2.2. Altın nanoelektrotların dönüşümlü voltametri ile karakterizasyonu

Üretilen altın nanoelektrotlar ile ilgili yüzey ve yarıçap bilgilerini elde etmek için ferrosen kullanılmıştır. Dönüşümlü voltametri çalışmalarında, standart referans olarak kullanılan 1×10-3 M Ferrosenin asetonitrilde hazırlanmış 0,05 M TBATFB destek elektrolitteki çözeltisinde sabit tarama hızında farklı boyutlara sahip altın nanoelektrotlarda pik akımları kaydedilmiştir.

Şekil 4.5. 1×10-3 M Ferrosen molekülünün 0,05 M TBATFB’de verdiği voltamogramı v:0,01V/s (vs.Ag) (101,58 nm)

Şekil 4.6. 1×10-3 M Ferrosen molekülünün 0,05 M TBATFB’de verdiği voltamogramı v:0,01V/s (vs.Ag) (86,53 nm)

Şekil 4.7. 1×10-3 M Ferrosen molekülünün 0,05 M TBATFB’de verdiği voltamogramı v:0,01V/s (vs.Ag) (86,53 nm)

Şekil 4.8. 1×10-3 M Ferrosen molekülünün 0,05 M TBATFB’de verdiği voltamogramı v:0,01V/s (vs. Ag) (83,91 nm)

Şekil 4.9. 1×10-3 M Ferrosen molekülünün 0,05 M TBATFB’de verdiği voltamogramı v:0,01V/s. (vs.Ag) (29,93 nm)

Şekil 4.10. 1×10-3 M Ferrosen molekülünün 0,05 M TBATFB’de verdiği voltamogramı v:0,01V/s (vs.Ag) (64,68 nm)

Şekil 4.11. 1×10-3 M Ferrosen molekülünün 0,05 M TBATFB’de verdiği voltamogramı v:0,01V/s (vs.Ag) (131,02 nm)

Şekil 4.12. 1×10-3 M Ferrosen molekülünün 0,05 M TBATFB’de verdiği voltamogramı v:0,01V/s (vs.Ag) (190,07 nm)

Şekil 4.13. 78,51 nm’lik altın nanoelektrot ile 1×10-3 M Ferrosen molekülünün 0,05 M TBATFB’de verdiği voltamogramı v:0,01V/s (vs.Ag)

Şekil 4.14. 75,57 nm’lik altın nanoelektrot ile 1×10-3 M Ferrosen molekülünün 0,05 M TBATFB’de verdiği voltamogramı v:0,01V/s (vs.Ag). Bu sonuç elektrotun ikinci parlatması sonucu elde edilmiştir

4.2.2.1. Altın nanoelektrotların yarıçap hesaplamaları

Nanoelektrot yarıçaplarının hesaplanmasında UME’ler için kullanılan kararlı hal akımını veren eşitlikten yararlanılmıştır.

Bu eşitlikte, i (A) akım, n (mole-/mol) aktarılan elektrot sayısı, F (C/mole-) faraday sabiti, D (cm2/s) difüzyon katsayısı, C (mol/cm3) derişim, r (cm) elektrot boyutudur. Kararlı hal akım ölçümleri 1×10-3 M ferrosen çözeltisinde 0,05 M TBATFB destek elektrolit ortamında alınmıştır. Elde edilen kararlı hal akımları Eşitlik 4.1’de yerine konularak elektrotun yarıçap değeri hesaplanmıştır. Aktarılan elektron sayısı n=1 difüzyon katsayısı, D=2,64×10-5 cm2/s ve Faraday sabiti 96500 C/mole- alınarak hesaplanan elektrot yarıçapı nanometreye çevrilmiştir.

Sekiz farklı nano elektrot için elde edilen ortalama akımlar ve ortalama yarıçaplar Çizelge 4.1’de verilmiştir.

Çizelge 4.1. Altın nanoelektrotların ortalama yarıçapları

Elektrot numarası Ortalama Pik Akımı(pA) Ortalama Yarıçap(nm)
1 103,5 101,58
2 88,16 86,53
3 85,5 83,91
4 30,5 29,93
5 133,5 131,02
6 65,9 64,68
7 193,67 190,07
8 265,33 260,57

4.2.3. NADH’nin nanoelektrotlarda dönüşümlü voltametri sonuçları

Dönüşümlü voltametri çalışmalarında Au nanoelektrotlar ile 0,1 M KCl ortamında ve pH=7’ye ayarlanan fosfat tamponunda elde edilen sonuçlar aşağıda verilmiştir.

Şekil 4.15. 0,5×10-3 M NADH'nin 0,1 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 101,57 nm altın nanoelektrotta alınan voltamogramı v:0,02 V/s (vs. Ag)

Şekil 4.16. 0,5×10-3 M NADH'nin 0,1 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 131,023 nm altın nanoelektrotta alınan voltamogramı v:0,02 V/s (vs. Ag)

Şekil 4.17. 0,5×10-3 M NADH'nin 0,1 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 29,93 nm altın nanoelektrotta alınan ilk voltamogramı v:0,02 V/s (vs. Ag)

Şekil 4.18. 0,5×10-3 M NADH'nin 0,1 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 29,93 nm altın nanoelektrotta ilk sonikasyon sonucu alınan voltamogramı v:0,02 V/s (vs. Ag)

Şekil 4.19. 0,5×10-3 M NADH'nin 0,1 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 29,93 nm altın nanoelektrotta ikinci sonikasyon sonucu alınan voltamogramı v:0,02 V/s (vs. Ag)

Şekil 4.20. 0,5×10-3 M NADH'nin 0,1 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 64,67 nm altın nanoelektrotta alınan ilk voltamogramı v: 0,02 V/s (vs. Ag)

Şekil 4.21. 0,5×10-3 M NADH'nin 0,1 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 64,67 nm altın nanoelektrotta sonikasyon sonucu alınan voltamogramı v:0,02 V/s (vs. Ag)

Destek elektrolit derişimi artırılarak fosfat tamponunda Au nanoelektrotlar ile gözlenen CV voltamogramlar Şekil 4.22-Şekil 4.35’de verilmiştir.

Şekil 4.22. 0,05×10-3 M NADH'nin 0,1 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 101,58 nm elektrotta alınan voltamogramı v: 0,2 V/s (vs. Ag)

Şekil 4.23. 0,25×10-3 M NADH'nin 0,1 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 101,58 nm elektrotta alınan voltamogramı v: 0,2 V/s (vs. Ag)

Şekil 4.24. 0,5×10-3 M NADH'nin 0,1 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 101,58 nm elektrotta alınan voltamogramı v:0,2 V/s (vs. Ag)

Şekil 4.25. 1×10-3 M NADH'nin 0,1 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 101,58 nm elektrotta alınan voltamogramı v:0,2 V/s (vs. Ag)

Şekil 4.26. 0,5×10-3 M NADH'nin 0,1 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 78,51 nm elektrotta alınan voltamogramı v:0,2 V/s (vs. Ag)

Şekil 4.27. 0,05×10-3 M NADH'nin 0,1 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 83,91 nm elektrotta alınan voltamogramı v:0,1 V/s (vs. Ag)

Şekil 4.28. 0,25×10-3 M NADH'nin 0,1 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 83,91 nm elektrotta alınan voltamogramı v:0,1 V/s (vs. Ag)

Şekil 4.29. 0,5×10-3 M NADH'nin 0,1 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 83,91 nm elektrotta alınan voltamogramı v:0,1 V/s (vs. Ag)

Şekil 4.30. 1×10-3 M NADH'nin 0,1 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 83,91 nm elektrotta alınan voltamogramı v:0,1 V/s (vs. Ag)

Şekil 4.31. 0,25×10-3 M NADH'nin 0,5 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 101,58 nm elektrotta alınan voltamogramı v:0,2 V/s (vs. Ag)

Şekil 4.32. 0,5×10-3 M NADH'nin 0,5 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 101,58 nm elektrotta alınan voltamogramı v:0,2 V/s (vs. Ag)

Şekil 4.33. 2,5×10-3 M NADH'nin 0,5 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 29,93 nm elektrotta alınan voltamogramı v:0,2 V/s (vs. Ag)

Şekil 4.34. 0,05×10-3 M NADH'nin 2 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 29,93 nm elektrotta alınan voltamogramı v:0,2 V/s (vs. Ag)

Şekil 4.35. 0,5×10-3 M NADH'nin 2 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 29,93 nm elektrotta alınan voltamogramı v:0,2 V/s (vs. Ag)

4.3. NADH için Kare Dalga Voltametrisi Sonuçları

NADH için kare dalga voltametrisi ile Au nanoelektrotta çalışırken öncelikle optimizasyon çalışmaları yapılmıştır.

4.3.1. Kare dalga voltametrisi optimizasyon sonuçları

1 mM NADH çözeltisi için dört farklı frekansta ve üç farklı genlik değerinde pik akımları 131,02 nm yarıçapa sahip nanoelektrotta ölçülerek parametreler optimize edilmiştir. Frekans; 50 Hz, genlik; 0,05 V olacak şekilde 1 mM NADH derişimi için akımlar kaydedilmiştir.

Çizelge 4.2. NADH için kare dalga voltametrisi optimizasyon sonuçları

1 mM NADH
Frekans(Hz) Genlik(V) Pik Akımı(A)
15 0.03 1.31×10-10
25 0.03 1.48×10-10
50 0.03 1.30×10-10
75 0.03 1.64×10-10
15 0.04 1.09×10-10
25 0.04 1.07×10-10
50 0.04 1.39×10-10
75 0.04 1.60×10-10
15 0.05 1.81×10-10
25 0.05 1.89×10-10
50 0.05 1.81×10-10
75 0.05 1.95×10-10

Bu sonuçlara dayanarak alınan kare dalga voltamogramları aşağıda verilmiştir.

4.3.2. Çeşitli boyutlardaki nanoelektrotlarda kare dalga voltamogramları

101,58 nm elektrotta, 0,05×10-3 M, 0,25×10-3 M, 0,5×10-3 M ve 1×10-3 M NADH
'nin 0,1 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda alınan kare dalga voltamogramları aşağıda verilmiştir.

Şekil 4.36. (a) 0,05×10-3 M, (b) 0,25×10-3 M, (c) 0,5×10-3 M (d) 1×10-3 M
NADH 'nin 0,1 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 101,58 nm elektrotta alınan kare dalga voltamogramı. Frekans(Hz):50 Hz, Genlik(V):0,05 V (vs. Ag)

0,25×10-3 M ve 0,5×10-3 M NADH'nin 0,5 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 101,58 nm elektrotta optimum koşullarda alınan kare dalga voltamogramları aşağıda görülmektedir.

Şekil 4.37. (a) 0,25×10-3 M, (b) 0,5×10-3 M NADH'nin 0,5 M KCl içeren pH=7
fosfat tamponunda ve 101,58 nm elektrotta alınan kare dalga voltamogramı Frekans(Hz):50 Hz, Genlik(V):0,05 V (vs. Ag)

2,5×10-3 M NADH'nin 0,5 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 29,93 nm elektrotta kare dalga voltamogramı aşağıda verilmiştir.

Şekil 4.38. 2,5×10-3 M NADH'nin 0,5 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 29,93 nm elektrotta alınan kare dalga voltamogramı. Frekans(Hz):50 Hz, Genlik(V):0,05 V (vs. Ag)

29,93 nm yarıçapa sahip elektrotta 2 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda, 0,05×10-3 M ve 0,5×10-3 M NADH'nin ve kare dalga voltamogramı aşağıda görülmektedir.

Şekil 4.39. (a) 0,05×10-3 M, (b) 0,5×10-3 M NADH'nin 2 M KCl içeren pH=7
fosfat tamponunda ve 29,93 nm elektrotta alınan kare dalga voltamogramı Frekans(Hz):50 Hz, Genlik(V):0,05 V (vs. Ag)

4.3.3. Akım-derişim incelenmesi

KCl’nin 2,5 M ve 3 M’lık iki farklı derişiminde pH=7 fosfat tamponunda hazırlanan dört farklı NADH derişiminde alınan kare dalga voltamogramlar aşağıda verilmiştir.

Çizelge 4.3. Akım-derişim incelenmesi

Şekil 4.40. (a)1 mM, (b) 2 mM NADH 'nin 2,5 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 256,812 nm elektrotta alınan kare dalga voltamogramı Frekans(Hz):50 Hz, Genlik(V):0,05 V (vs. Ag)

Şekil 4.41. 4 mM NADH 'nin 2,5 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 256,812 nm elektrotta alınan kare dalga voltamogramı Frekans(Hz):50 Hz, Genlik(V):0,05 V (vs. Ag)

Şekil 4.42. 1 mM NADH 'nin 3 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 256,812 nm elektrotta alınan kare dalga voltamogramı Frekans(Hz):50 Hz, Genlik(V):0,05 V (vs. Ag)

Şekil 4.43. 2 mM NADH 'nin 3 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 256,812 nm elektrotta alınan kare dalga voltamogramı. Frekans(Hz):50 Hz, Genlik(V):0,05 V (vs. Ag)

Şekil 4.44. 3 mM NADH 'nin 3 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 256,812 nm elektrotta alınan kare dalga voltamogramı Frekans(Hz):50 Hz, Genlik(V):0,05 V (vs. Ag)

Şekil 4.45. 4 mM NADH 'nin 3 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 256,812 nm elektrotta alınan kare dalga voltamogramı Frekans(Hz):50 Hz, Genlik(V):0,05 V (vs. Ag)

5. TARTIŞMA

Bu tez çalışmasında altın nanoelektrotlar lazerli çekme yöntemiyle üretilmiştir. Lazer cihazının optimize edilen parametreleri elektrotun büyüklüğünü etkilerken parlatma aşaması ise hem büyüklüğünü hem de düzgünlüğünü etkilemektedir.
Boyutları 30 nm ile 260 nm arasında değişen altın nanoelektrotlar elde edilmiştir.

5.1. Altın Nanoelektrotların Ferrosen Medyatörü İle Karakterizasyonu

0,05 M TBATFB destek elektrolit çözeltisinde, 1×10-3 M Ferrosen çözeltisinde altın nanoelektrotlar ile oldukça düzgün dönüşümlü voltamogramlar elde edilmiştir. Bu voltamogramlar sonuçlar bölümünün 4.2.2. kısmında Şekil 4.2.5 ile Şekil 4.2.14 arasında verilmiştir.

5.2. Üretilen Nanoelektrotların Yarıçap Hesaplamaları

Çizelge 5.1. Altın nanoelektrotların %95 güven aralığında ortalama yarıçapları

Elektrot No Ortalama Akım /pA Ortalama Yarıçap / nm Sapma
1 30,5 29,93 88,60625
2 88,16 86,53 32,00625
3 265,33 260,57 142,03375
4 193,67 190,07 71,53375
5 85,5 83,91 34,62625
6 65,9 64,68 53,85625
7 133,5 131,02 12,48375
8 103,5 101,58 16,95625
Toplam 966,06 948,29
N 8 8
Ortalama 120,7575 118,53625 56,5128125
Standart Sapma 75,72420159 74,36297311
Güven Aralığı
(%95) 120,7575±52,4742 118,53625±51,5309

Yukarıdaki çizelgeden görüldüğü gibi %95 güven aralığında ortalama yarıçap 118,53625±51,5309 nm bulunmuştur.

5.3. NADH Sonuçlarının Tartışılması

5.3.1. Dönüşümlü voltametri yorumları

Normal boyutlu elektrotta NADH için alınan dönüşümlü voltamogramlar ile yükseltgenme ve indirgenme piklerinin yeri tespit edilmiştir. Bu potansiyeller literatür ile uyum içerisindedir.

NADH’nin altın nanoelektrot davranışı pH=7’de fosfat tamponunda incelendiğinde yaklaşık aynı potansiyelde yükseltgendiği görülmüştür. 0,1 M KCl ortamında çalışıldığında nanoelektrotlar ile kararlı hal voltamogramı görülmesi beklenirken normal boyutta elektrot ile gözlenen piklere rastlanmıştır. Destek elektrolit derişimi artırılarak bu sorun giderilmiş ve kararlı hal voltamogramları elde edilmiştir (Dickinson, 2011).

Şekil 5.1. (a) 1×10-3 M, (b) 0,5×10-3 M NADH'nin 0,1 M KCl içeren pH=7
fosfat tamponunda ve 86,53 nm elektrotta alınan voltamogramı
v:0,1 V/s (vs. Ag)

5.3.2. Kare dalga voltametrisi yorumları

Farklı derişimlerdeki NADH çözeltileri için frekans ve genlik değiştirilerek pik akımları kaydedilmiştir. Altın nanoelektrotta NADH için ilk defa bu akımların

kaydedildiği kare dalga voltamogramları düzgün ve simetrik bir şekildedir (Şekil 4.36)

NADH’nin yüksek derişimlerinde kare dalga voltamogramlarının şekli daha düzgün ve pik akımları daha büyüktür. Hem kare dalga voltametrisi hem de dönüşümlü voltametri ile altın nanoelektrotta iki farklı derişimde yapılan çakıştırmalar aşağıda görülmektedir.

Şekil 5.2. (a) 1×10-3 M, (b) 0,25×10-3 M NADH'nin 0,1 M KCl içeren pH=7
fosfat tamponunda ve 101,58 nm elektrotta alınan kare dalga voltamogramı Frekans(Hz):50 H, Genlik(V):0,05 V (vs. Ag)

2,5 M KCl ve 3 M KCl ortamında 1 mM, 2 mM, 3 mM ve 4 mM NADH için kare dalga voltametrisi ile ölçülen akımlar grafiğe geçirildiğinde doğrusal bir ilişki tespit edilmiştir. Dört farklı derişim için kare dalga voltametrisi ile alınan piklerin çakıştırılmış durumu Şekil 5.3’de görülmektedir.

Şekil 5.3. 1 mM, 2 mM, 3 mM, 4 mM NADH 'nin 3 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 256,812 nm elektrotta alınan kare dalga voltamogramı Frekans(Hz):50 Hz, Genlik(V):0,05 V (vs. Ag)

Şekil 5.4. 0,5 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 101,58 nm elektrotta akım-derişim değişimi
Şekil 5.5. 0,5 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 101,58 nm elektrotta akım-derişim değişimi
Şekil 5.6. 2,5 M KCl için içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 256,812 nm elektrotta akım-derişim değişimi
Şekil 5.7. 3 M KCl içeren pH=7 fosfat tamponunda ve 256,812 nm elektrotta akım-derişim değişimi

6. SONUÇ ve ÖNERİLER

Altın nanoelektrotları üretirken borosilikat ve kuvars camla denemeler yapılmıştır. Kuvars cam inceltme aşamasında iken cam da incelme işlemi gerçekleşmeden altın tel erimiştir. Borosilikat camla ise düzgün bir inceltme işlemi gerçekleştirilebilmiştir. Bu nedenle yapılan çalışmalarda borosilikat cam tercih edilmiştir.

Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda başarılı bir şekilde üretilen altın nanoelektrotların boyutları hakkındaki bilgiler medyatör olarak ferrosen çözeltisi kullanılarak dönüşümlü voltametri tekniği ile elde edilmiştir. Ferrosen daha ucuz ve susuz ortamda çalışıldığı için tercih edilmiştir.

NADH’nin altın nanoelektrot davranışı pH=7’de fosfat tamponunda incelendiğinde normal boyutta elektrot ile yaklaşık aynı potansiyelde yükseltgendiği görülmüştür. Düşük destek elektrolit derişiminde çalışıldığında nanoelektrotlar ile kararlı hal voltamogramı görülmesi beklenirken normal boyutta elektrot ile gözlenen piklere rastlanmıştır. Destek elektrolit derişimi artırılarak bu sorun giderilmiş ve kararlı hal voltamogramları elde edilmiştir (Dickinson, 2011).

Kare dalga voltametrisi ile farklı derişimlerdeki NADH çözeltileri için frekans ve genlik değiştirilerek optimizasyon yapılmıştır. Bu koşullarda akım-derişim incelemesi yapılmıştır. NADH’nin yüksek derişimlerinde kare dalga voltamogramlarının şeklinin daha düzgün ve pik akımlarının daha büyük olduğu gözlenmiştir.

KAYNAKLAR

Anonim, 2012a. P-2000 Laser-Based Micropipette Puller. http://www.sutter.com/MICROPIPETTE/p-2000.html. (10.07.2015)

Anonim, 2012b. BV-1O Microelectrode Beveler. http://www.sutter.com/MICROPIPETTE/bv-10.html. (10.07.2015)

Anonim, 2015. β-NADH, indirgenmiş disodyum tuzu. http://www.sigmaaldrich.com/catalog/...lang=en&region
=TR. (25.01.2015)

Anson, F., 1966. Innovations in the study of adsorbed reactions by chronocoulometry. Analytical Sciences, 38(1), 54–57.

Arrigan, D.W.M., 2004. Nanoelectrodes, nanoelectrode arrays and their applications.
Analyst, 129, 1157-1165.

Bard, A.J., Faulkner, L.R. 2001. Electrochemical Methods: Fundamentals and Applications. John Wiley and Sons. Inc. New York, 833 p.

Bard, A.J., Faulkner, L.R., 2001. Diffusion-controlled Currents at Ultramicroelectrodes. Electrochemical Methods, 2nd edition. Fundamentals and Applications. John Wiley and Sons. Inc. New York,168-176.

Bard., A. J., Stratmann, M., 2002. Encyclopedia of Electrochemistry Ed: George S. Wilson, Wiley WCH Verlag., Volume 9.

Bayrak, B., 2010. Fenotiyazin Türü Boyar Maddelerle Modifiye Camsı Karbon Elektrot Kullanılarak NADH'nin Fotoelektrokatalitik Yükseltgenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Çanakkale.

Borman, S.A., Osteryoung, R.A., Osteryoung J.G., O'Dea, J.J., 1982. Analytical Chemistry, Pulse Voltammetry - Today and Tomorrow, Pittsburgh Conference, 54, 698A.

Büyükkaya, F., 2011. Ferrosenli Fosfazen Bileşiklerinin Elektrokimyasal Davranışları. Yüksek Lisans Tezi, Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.

Chen, J., Bao, J., Cai, C., Lu, T., 2004. Electrocatalytic oxidation of NADH at an ordered carbonnanotubes modified glassy carbon electrode. Analytica Chimica Acta, 516, 29-34.

Danis, L., Gateman , S.M., Snowden , M.E., Halalay, I.C., Howe , J.Y., Mauzeroll, J., 2015. Anodic stripping voltammetry at nanoelectrodes: trapping of Mn2+ by crown ethers. Electrochimica Acta, 162, 169–175.

Dickinson, E.J.F., Compton, R.G., 2011. Influence of the diffuse double layer on steady-state voltammetry. Journal of Electroanalytical Chemistry, 661, 198– 212.

Dilgin, D.G., Gökçel, H.İ., Ertek, E., Dilgin, Y., 2010. Azin türü boyar maddelerle modifiye edilmiş elektrotlar kullanılarak NADH’ye bağlı biyosensör yapımı. Ulusal Kimya Öğrenci Kongresi, Uludağ Üniversitesi, 7-10 Nisan 2010, Bursa.

Duman, E., 2014. Sodyum Siklamat Yokluğunda ve Varlığında Okzasilinin Cu(II) ve Co(II) İyonları İle Etkileşiminin Voltametrik İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Ondokuzmayıs Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Samsun.

Ertek, B., 2010. Fenoksazin Türü Boyar Madde Modifiye Elektrot Kullanılarak NADH'nin Elektrokatalitik Yükseltgenmesine Işığın Etkisi. Yüksek Lisans Tezi, Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Çanakkale.

Gasnier, A., Pedano, M.L., Rubianes, M.D., Rivas, G.A., 2013. Graphene paste electrode: Electrochemical behavior and analytical applications for the quantification of NADH. Sensors and Actuators B, 176, 921-926.

Gorton, L., Dominguez E., 2002. Electrocatalytic oxidation of NAD(P)H at mediator-modified electrodes. Reviews in Molecular Biotechnology, 82, 371- 392.

Greef, R., Peat, R., Peter, L.M., Pletcher, D., Robinson, J., 1990. Instrumental Methods in Electrochemistry. Ellis Horwood Ltd., New York.

Guo, J., Ho, C.-N., Sun P., 2011. Electrochemical studies of chemically modified nanometer-sized electrodes. Electroanalysis, 23, 481 – 486.

Hu, K., Gao, Y., Wang, Y., Yu, Y., Zhao, X., Rotenberg, S.A., Gökmeşe, E., Mirkin, M.V., Friedman, G., Gogotsi, Y., 2013. Platinized carbon nanoelectrodes as potentiometric and amperometric SECM probes. Journal of Solid State Electrochemistry, 17, 2971–2977.

Izutsu, K., 2002. Electrochemistry in Nonaqueous Solutions. Wiley-VCH Verlag GmbH, Weinheim.

Kobayashi, D., Ozawa, S., Mihara, T., Ikeda, T., 1992. Flavoenzyme-catalyzed electrochemical oxidation of NADH and NADPH in the absence of external mediators. Denki Kagaku, 60, 1056-1062.

Lakbub, J., Kady, I., Sun, P., 2011. Formation of a single pinhole on self-assembled monolayer modified nanometer-sized gold electrode and its electrochemical Behaviors. Electroanalysis, 23, 2205 – 2211.

Larsson, T., Lindgren, A., Ruzgas, T., 2001. Spectroelectrochemical study of cellobiose dehydrogenase and diaphorase in a thiol-modified gold capillary in the absence of mediators. Bioelectrochemistry, 53, 243-249.

Levis, R.A., Rae, J.L., 1993. The use of quartz patch pipettes for low noise single channel recording. Biophysical Journal, 65, 1666-1677.

Li, F., Hunt, B., Sun P., 2013. Voltammetric response on a puller-made nanometer- sized electrode. Electroanalysis. 25, 787 – 792.

Munoz, J.L., Coles, J., 1987. Quartz micropipettes for intracellular voltage micro- electrodes and ion selective microelectrodes. Journal of Neuroscience Methods, 22, 57-64.

Murray, R.W., 2008. Nanoelectrochemistry: Metal nanoparticles, nanoelectrodes, and nanopores, Chemical Reviews, 108, 2688-2720.

Nagamine, K., Takahashi, Y., Ino, K., Shiku, H., Matsue, T., 2011. Influence of tip size on single yeast cell imaging using scanning electrochemical microscopy. Electroanalysis, 23, 1168 – 1174.

Nicholson, R.S., Shain, I., 1964. Theory of stationary electrode polarography: Single scan and cyclic methods applied to reversible, irreversible, and kinetic systems. Analytical Chemistry, 36(4), 706-724.

Noël, J., Velmurugan, J., Gökmeşe, E., Mirkin, M.V., 2013. Fabrication, characterization, and chemical etching of Ag nanoelectrodes, Journal of Solid State Electrochemistry, 17, 385–389.

Oja, S.M., Wood, M., Zhang, B., 2013. Nanoscale electrochemistry. Analytical Chemistry, 85, 473-486.

Öztürk, F.Ö., 2008. Bazı Benzo[c]Sinnolin Türevlerinin Spektroskopik ve Elektrokimyasal Özelliklerinin İncelenmesi. Doktora Tezi, Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.

Radoi, A., Compagnone, D., 2009. Recent advances in NADH electrochemical sensing design. Bioelectrochemistry, 76, 126-134.

Rae, J.L., Levis, R.A., 1992. A method for exceptionally low noise single channel recordings. European Journal of Physiology - Pflügers Archiv, 420, 618-620.

Raj, C.R., Ohsaka, T., 2001. Facilitated electrochemical oxidation of NADH and its model compound at gold electrode modified with terminally substituted electroinactive self-assembled monolayers. Bioelectrochemistry, 53, 251–
256.

Shan, C., Yang, H., Han, D., Zhang, Q., Ivaska, A., Niu, L., 2010. Electrochemical determination of NADH and ethanol based on ionic liquid-functionalized graphene. Biosensors and Bioelectronics, 25, 1504-1508.

Simon, E., Bartlett P.N., 2003. Biomolecular Films, Design, Function and Applications. In:Rusling J.F., Ed: Marcel Dekker, New York.

Skoog, D.A., West, D.M., Holler, F.J., Crouch, S.R., 2004. Voltametri. Analitik Kimya Temel İlkeler, Editörler: Kılıç, E., Yılmaz, H., Bilim Yayınları, Ankara, 655-703.

Tse, D.C.-S., Kuwana, T.,1978. Electrocatalysis of dihydronicotinamide adenosine diphosphate with quinones and modified quinone electrodes. Analytical Chemistry, 50, 1315-1318.

Tural, H., Gökçel H.İ., Ertaş N., 2006. Enstrumental Analiz I Elektroanalitik Yöntemler. Ege Üniversitesi Fen Fakültesi Yayınları, Bornova-İzmir. 1 (2), 131-196.

Wang, J., 2000. Analytical Electrochemistry. Second Edition. John Wiley and Sons.
Inc. New York, 203 p.

Wightman, R.M., Wipf, D.O., 1989. Electroanalytical Chemistry Ed: A. J. Bard, Marcel Dekker, New York, 15, 267.

Wikipedia, 2014. Nikotinamid adenin dinükleotid yapısı ve özellikleri. https://tr.wikipedia.org/wiki/Nikoti...n%C3%BCkleotit. (25.01.2015)

Yang., D.-W., Liu., H.-H., 2009. Poly(brilliant cresyl blue)-carbonnanotube modified electrodes for determination of NADH and fabrication of ethanol dehydrogenase-based biosensor. Biosensors and Bioelectronics, 25, 733-738.

Zhang, C., Aoki , K.J., Chen, J., Nishiumi, T., 2013. Blocking of two-electron reduction of non-charged species in the absence of supporting electrolyte at nanoelectrodes. Journal of Electroanalytical Chemistry 708, 101–107.

Zoski, C.G., 2007. Handbook of Electrochemistry. New Mexico State University Department of Chemistry and Biochemistry Las Cruces, New Mexico, USA, 202 p.

Zuazaga, C., Steinacker, A. 1990. Patch-clamp recording of ion channels: Interfering effects of patch pipette glass. News in Physiological Science, 5, 155-159.

***maturidi*** · 07 June 2020, 10:06

NAD + bu makalede iyileştirme önerdi

1 Biyosentez ve geri dönüşüm
2 Enerji sensörü
3 Yaşlanma
4 NAD + 'nın fizyolojik yanıtları
4.1 DNA hasarı ve DNA onarımı
4.2 Sirtuin aktivasyonu
4.3 Mitokondriyal fonksiyon
4.4 Sirkadiyen ritim
4.5 Enerji metabolizması
5 NAD + güçlendirici ve ek
6 Nikotinamid ribozit ve nikotinamid mononükleotide karşı
Hücresel NAD + kaynağı olarak 7 NADH
8 Sonuç

• NAD + bölümleri
• NAD + haberleri

İçindekiler [Gizle]

Nikotinamid adenin dinükleotidi (NAD +), enerji metabolizması, DNA onarımı ve bağışıklık aktivasyonu gibi çoklu fizyolojik süreçlerde önemli bir rol oynayan bir kofaktördür - kimyasal reaksiyonlarda enzimlere yardımcı olan bir moleküldür. Uzun ömürlü bir enzim sınıfı olan sirtuinlerin ve bir DNA onarım enzimleri ailesi olan poli ADP-riboz polimerazın (PARP) aktivitesi için gereklidir. Bununla birlikte, hücresel NAD + üretimi yaşla birlikte azalır ve tükenmesi, metabolik düzensizlik ve nörodejeneratif hastalık gibi yaşa bağlı birçok durumun başlangıcında ve ilerlemesinde rol oynar.

NAD + vücutta triptofan (bir amino asit) ve üç niasin (B3 vitamini) - nikotinamid (NAM, ayrıca niasinamid olarak da adlandırılır), nikotinik asit (NA) ve nikotinamid ribosid ( NR) - yaygın olarak niasin eşdeğerleri olarak adlandırılır. ^[1] Bu üç, UA NAD + ana kaynağıdır. Bu öncüler vücutta eşit olarak tahsis edilmez, kan, beyin, bağırsak ve diğer organlar arasında tercihli dağılım gösterirler.

Niasin fasulye, süt, et ve yumurta gibi çeşitli gıdalarda bulunur. NAD + 'nın başka bir diyet öncüsü olan nikotinamid mononükleotid (NMN), brokoli, avokado ve sığır eti gibi çeşitli gıdalarda da bulunabilir. ^[2] Çok sayıda hayvan ve insan çalışması, NAD + 'nın, bir öncünün diyetle alınması veya doğrudan takviye yoluyla arttırılmasının, yaşa bağlı hastalığın önlenmesinde veya tersine çevrilmesinde yararlı olabileceğini göstermiştir. ^[3] Biyosentez ve geri dönüşüm

Vücudun baskın NAD + kaynağı NAD + kurtarma yoludur. Bu kısmen, sirtuinler ve PARP gibi enzimler NAD + moleküllerini tüketerek hücresel seviyeleri tüketir ve bir yan ürün olarak nikotinamid (bir niasin eşdeğeri) üretir. Kurtarma yolu nikotinamidi nikotinamid fosforibosiltransferaz (NAMPT) enzimi yoluyla nikotinamid mononükleotide (NMN) dönüştürür. Birden fazla adımda NMN sonunda NAD + 'ya dönüştürülür. ^[4] Bu enzimin NAD + seviyeleri tarafından geri besleme inhibisyonuna tabi olduğunu belirtmek önemlidir, bu da belirli bir NAD + seviyesine ulaşıldıktan sonra kurtarma yolunun NAD + üretimini durduracağı anlamına gelir. Enerji sensörü

NAD + hücrelerdeki enerji üretimi için kritik öneme sahiptir. Mitokondride, NAD + oksidatif fosforilasyonda yer alan metabolik enzimler için bir kofaktördür; bu işlem, elektronların NAD + gibi elektron taşıyıcılardan oksijene aktarılması yoluyla ATP şeklinde enerjinin üretildiği bir işlemdir. Mitokondri dışında NAD +, glikolizde yer alan enzimler için bir kofaktördür - glikozdan ATP formunda enerji üretimi. ^[5]

Egzersiz, oruç tutma veya kalori kısıtlaması gibi hücresel enerji seviyeleri düşük olduğunda, hücresel NAD + seviyeleri yükselir ve NAD + 'nın azaltılmış formuna (NADH) oranı artar, böylece enerji üretimini açmak için bir "sensör" görevi görür sirtinler gibi enzimleri harekete geçirir. ^[6] Tersine, DNA hasarı veya NAD + 'ye bağlı ATP üretimi ve olası hücresel enerji krizi bastırılması ile sonuçlanabilir yaşlanma NAD +' nın azalması.

Yaşlanmada NAD + durumu ve müdahale potansiyeli. Hücresel NAD + seviyeleri, kalori kısıtlaması veya egzersiz gibi enerji stresi koşullarında artar; sentezi "artıran" NAD + öncü moleküllerinin NR ve NMN'nin takviyesi yoluyla; veya resveratrol veya pterostilben gibi sirtuin aktive edici bileşikler (STAC'ler) yoluyla. NAD + seviyeleri, artan NAMPT aktivitesinin yanı sıra PARP'a yönelik DNA onarımı, bağışıklık fonksiyonu ve iltihaplanma için yaşa bağlı hücresel talep nedeniyle yaşlanma sırasında azalır. yaşlanma

NAD + tükenmesi, azalmış otofaji, artmış DNA hasarı, artmış mitokondriyal disfonksiyon ve düzensiz besin algılama gibi yaşlanmanın ayırt edici özellikleri ile ilişkilendirilmiştir. ^[3] NAD + tükenmesi nörodejeneratif hastalıklar, metabolik hastalıklar ve kanser de dahil olmak üzere yaşla ilişkili çeşitli hastalıkların gelişimine organizmaların neden olurlar. ^[7] NAD + seviyelerinin, insanlar da dahil olmak üzere birçok türde yaşla birlikte azaldığı gösterilmiştir. ^[8]^[9]^[10]

Buna karşılık, NAD + seviyeleri, egzersiz veya kalori kısıtlaması gibi daha fazla sağlık veya yaşam süresini destekleyen koşullar altında artar. ^[6]^[11] Ayrıca, NAD + restorasyonunun maya ve solucanlar gibi alt düzey organizmaların yanı sıra kemirgenlerde de ömrünü uzattığı gösterilmiştir. ^[12]^[13] Alzheimer hastalığının bir fare modelinde, NR veya NMN öncülleriyle NAD + 'yı arttırmak, mitokondriyal disfonksiyonu ve nöronal hücre ölümünü iyileştirdi, böylece bilişsel düşüşü yavaşlattı. ^[14]^[15]

Bu bulgular birlikte ele alındığında NAD + 'nın yaşlanmada kritik bir rol oynadığını düşündürmektedir. Spesifik olarak, yaşlanmada yaygın olarak gözlenen NAD + seviyelerinin azaltılmasının, sentezin azalması, tüketimin ve bozulmanın artmasının bir kombinasyonu olduğu düşünülmektedir. ^[16] NAD + 'ın tükenmesi, PARP-1' in çalışması için NAD + 'nın gerekli olması nedeniyle onarılmamış DNA hasarına neden olabilir. Ayrıca, yaralanma ve iltihaplanma üzerine aktive edilen bağışıklık hücreleri yüksek bir enerji talebine sahiptir ve NAD + havuzlarını tüketebilir. Bu nedenle, yaşlanmada yaygın olarak gözlenen artmış DNA hasarı ve iltihaplanma NAD + 'yı azaltabilir ve yaşlanmayı güçlendirebilir. ^[17] NAD + 'nın fizyolojik yanıtları

NAD +, DNA onarımı, inflamasyonun düzenlenmesi, otofaji ve enerji metabolizması gibi hepsi de sağlık ve yaşlanmanın düzenlenmesinde önemli rol oynayan birçok fizyolojik sürece dahil olur. DNA hasarı ve DNA onarımı

Organizmalar yaşlandıkça, DNA hasarı birikimi yaşlanma ve yaşa bağlı hastalıkların gelişmesine neden olabilir. Bununla birlikte PARP enzimleri, DNA hasarını tespit eder ve diğer DNA onarım enzimlerini işaret ederek bir onarım yanıtı başlatır. Bu şekilde, PARP muhtemelen uzun ömürlülüğü etkiler. Örneğin, birden fazla memeli türünün beyaz kan hücrelerindeki PARP aktivitesi, maksimum ömrün bir göstergesidir. ^[18] Ayrıca, PARP-1 aktivitesinin birden fazla memeli türü arasında ölçüldüğü bir çalışmadan elde edilen bulgular, PARP-1 aktivitesinin artmasıyla ömrünün uzadığını göstermiştir. ^[19]Test edilen en uzun ömürlü memeliler (insanlar) ve test edilen en kısa ömürlü memeliler (sıçanlar) arasındaki PARP-1 aktivitesi arasındaki fark 5 kat olmuştur. Dikkat çekici bir şekilde, yüzüncü yıllardan (100 yaşından büyük insanlar) türetilen hücre hatlarını kullanan bir çalışma, hücrelerin PARP aktivitesinin çok daha genç yetişkinlerden hücre hatlarından önemli ölçüde daha yüksek olduğunu göstermiştir. ^[20] PARP-1 aktivitesi, memelilerde maksimum yaşam süresi ile de ilişkilendirilmiştir.

Cilt yaşlanmanın etkilerine karşı özellikle savunmasızdır. 15 ve 77 yaşları arasındaki 49 kişiden insan derisi örneklerini inceleyen bir çalışmada, yaşla birlikte PARP-1 aktivitesinin arttığı, ancak NAD + seviyelerinin azaldığı bulundu. ^[21] Aşırı DNA hasarının da NAD + 'yı normal seviyelerinin yüzde 20 ila 30'una düşürdüğü gösterilmiştir. ^[22]^[23] Yaşlandıkça ve daha fazla DNA hasarı biriktikçe, hücrelerimiz DNA onarımı taleplerini arttırır. NAD + seviyelerinin kronik azalması, sonunda NAD + 'nın tükenmesine yol açabilir. PARP-1'in hiperaktivitesi ve bunu takiben NAD + tüketimi, sirtinler gibi diğer NAD + tüketen enzimlerin aktivitesini sınırlayabilir. ^[24]

NAD + havuzuna yapılan artışlar sirtuin aktivitesini arttırır. SIRT1 aktivasyonu karaciğerde gelişmiş insülin fonksiyonuna, beyinde gelişmiş bilişsel fonksiyona ve iskelet kasında artmış mitokondriyal biyogeneze yol açar. SIRT3 aktivasyonu, gelişmiş insülin duyarlılığına yol açar ve karaciğerdeki iltihabı azaltır. Yaşlanma sırasında sirtuin aktivitesinin kaybı, değişen NAD + durumu ile ilişkilidir. ^[4] Sirtuin aktivasyonu

NAD +, çeşitli metabolik süreçlerde yer alan bir enzim ailesi olan sirtuin proteinleri için bir substrattır. Sirtuinler, transkripsiyonel regülasyonu, enerji metabolizmasını, sirkadiyen ritimleri, DNA onarımını ve hücre sağkalımını kontrol etmek için asetil grupları adı verilen spesifik kimyasal yapıları (deasetilasyon adı verilen bir süreç) hücresel proteinlerden çıkarmak için NAD + kullanır. Yukarıda tarif edildiği gibi, NAD + 'nın indirgenmiş formuna (NADH) oranı, düşük hücresel enerji koşulları altında artar, sirtuin ekspresyonunu ve aktivitesini açar. Sirtuinler, uygun adaptif yanıtları tetiklemek için NAD + 'daki dinamik değişikliklere yanıt vermelidir. Potansiyel olarak NAD + 'daki azalmaya bağlı olarak geniş sirtuin aktivitesi kaybı tipik olarak yaşlanma ile gözlenir,^[25]^[26]

Sirtuins hakkında daha fazla bilgi edinin .

Mitokondriyal fonksiyon

Mitokondriler klasik olarak hücrenin güç merkezleri olarak düşünülür, çünkü ATP şeklinde enerji üretirler. Ayrıca hücresel metabolizma ve sinyal yollarına derinden katılırlar. Mitokondriyal disfonksiyon yaşlanma sürecinin ayırt edici özelliğidir ve enerji üretiminin azalmasına, hücresel metabolizmanın bozulmasına ve yaşa bağlı hastalıkların ilerlemesine yol açabilir. Mitofaji (kusurlu mitokondrinin seçici olarak ortadan kaldırılması) ve mitokondriyal biyogenez (yeni mitokondrinin sentezi) yoluyla mitokondriyal bakım, hücresel homeostaz ve sağlığın korunması için anahtardır. ^[27]

NAD + 'nın mitokondriyal bakımın önemli bir düzenleyicisi olduğu gösterilmiştir. Örneğin oruç nedeniyle NAD + 'nın yükselmesinin mitokondriyal biyogenezi indüklediği gösterilmiştir. ^[28] Ayrıca, farelerde NAD + seviyelerinin yükseltilmesi, küçük, fare kişilerce mitokondriyal fonksiyonu geri olabilir. ^[29] Sirkadiyen ritim

Vücuttaki tüm hücrelerde bulunan çoklu hücresel saatlerden oluşan sirkadiyen sistem, vücut fonksiyonlarını desteklemek için gerekli metabolik programları koordine eden gen ifadesinin düzenlenmesini düzenler. NAD + seviyeleri 24 saatlik bir ritimde döngü yapar ve çekirdek saat genleri CLOCK ve BMAL1 tarafından düzenlenir. ^[30] Bu genler NAMPT, NAD + 'kurtarma yolağının hız sınırlayıcı enzim sirkadiyen ekspresyonunu düzenler. ^[31] Ayrıca, NAD + 'kendisi doğrudan Sirtuins aktivasyonu yoluyla sirkadyen ritim düzenler. ^[32]^[33] Bu nedenle NAD +, düzgün çalıştığında homeostazın ve sağlığın korunmasına yardımcı olan sirkadiyen saatin düzenlenmesinde yoğun bir şekilde yer alır. Enerji metabolizması

NAD +, genellikle redoks reaksiyonları olarak adlandırılan, ileri geri azaltma ve oksidasyon süreçleri yoluyla elektronları kabul ederek ve bağışlayarak enerji metabolizmasında önemli bir rol oynar. NAD'ın oksitlenmiş formunun (NAD +) indirgenmiş formuna (NADH) bu dönüşümlü dönüşümleri, glikoz ve yağ asitlerinin metabolizması ve ATP oluşumu ile ilişkili reaksiyonlarda önemli roller oynar. Bu bağlı reaksiyon setleri için hem oksitlenmiş hem de indirgenmiş NAD + formları gerekli olduğundan, hücreler hem NAD + hem de NADH'nin önemli konsantrasyonlarını korur. NAD + ve bununla ilgili moleküller olmasaydı, hayatın varlığı sona ererdi. ^[34] NAD + güçlendiricileri ve takviyesi

NAD + seviyelerinin artırılmasının, erken yaşlanan hayvan modellerinde yaşam süresini ve sağlık alanını iyileştirdiği, yaşla ilgili hastalıkları tedavi etmek ve önlemek için insanlarda NAD + takviyesinin daha fazla araştırılmasına neden olduğu gösterilmiştir. ^[7] Özellikle, iki anahtar NAD + öncüsü, nikotinamid ribozit (NR) ve nikotinamid mononükleotid (NMN), kapsamlı bir şekilde incelenmiş ve hayvanlarda yaşa bağlı hastalıkları iyileştirdiği gösterilmiştir.1 NR ve NMN'nin, yüksek dozlarda ve kemirgenlerde NAD + seviyelerini etkili bir şekilde yükseltmek için. Şu anda, sadece NR'nin plazma NAD + seviyelerini arttırdığı gösterilmiştir ve muhtemelen insanlarda faydalı sağlık etkileri olabilir. ^[35]^[36]Bununla birlikte, genellikle hücreler doğrudan NAD + 'yı almaz ve insanlarda intravenöz infüzyon ile NAD + takviyesinin etkinliği ve güvenliği ile ilgili çalışmalar yoktur.

NAD + biyoyararlanımı zayıftır. Hayvan çalışmaları, yutulması üzerine, NAD + 'nın emilmeden önce öncü nikotinamide değil, aynı zamanda NR ve NMN'ye ayrıldığını göstermiştir. ^[37] NAD + 'nın oral biyoyararlanımı düşük olmakla birlikte, sindirim sistemini atlamak için intravenöz NAD + infüzyonunun kullanılabilmesi mümkündür. Ne yazık ki, hiçbir memeli NAD + taşıyıcısı tanımlanmamıştır ve beyin ve kalp hariç, hücre dışı NAD + 'nın dokulara alındığı gösterilmemiştir. Örneğin, intraperitoneal enjeksiyonla uygulanan NAD +, farelerde bazı beyin bölgelerinde NAD + 'yı arttırdı. ^[38] Benzer şekilde, yüksek dozda NAD + enjekte edilen farelerin kalpte artmış seviyeleri ve kardiyak hipertrofiden korunması vardı. ^[39]İn vitro çalışmalar ayrıca bazı hücre tiplerinin hücre dışı NAD + 'yı plazma membranı boyunca taşıyabildiğini göstermiştir. ^[40]

İnsanlarda yapılan yeni bir pilot çalışma, NAD + infüzyonu sırasında NAD + ve metabolitlerinin plazma ve idrar düzeylerindeki değişiklikleri araştırdı. Çalışma, intravenöz infüzyon yoluyla uygulanan altı saatlik bir süre boyunca 750 miligram NAD + alan 11 ile 55 yaş arası 11 sağlıklı erkeği içermiştir. İlk iki saatlik infüzyondan sonra, NAD + veya metabolitlerinde (nikotinamid, metilnikotinamid veya adenosin fosfat riboz gibi) herhangi bir değişiklik saptanmadı, bu da infüzyon NAD + 'nın plazmadan tamamen çıkarıldığını ve muhtemelen dokular tarafından emildiğini gösterir. Bununla birlikte, iki saatlik infüzyondan sonra, NAD + ve metabolitleri plazmada bazal seviyelerin yaklaşık yüzde 400 üzerindeki seviyelerde tespit edildi, bu da doku doygunluğuna ulaşıldığını gösterir. ^[41] Bu çalışma ilk kez insanlarda eksojen intravenöz NAD + 'nın potansiyel kaderini ortaya koysa da, infüze edilen NAD +' nın kesin metabolik kaderini belirlemek için takip çalışmalarına ihtiyaç vardır.

Nikotinamid ribozit ve nikotinamid mononükleotide karşı

NAD + seviyeleri, hücresel tüketim ve prekürsör veya substrat mevcudiyetine bağlı olarak vücudun dokuları boyunca dalgalanır. En yüksek varyasyon ince bağırsakta ve dalakta, en düşük varyasyonda iskelet kasında görülür.

Bir çalışmada, kaynağına göre farelerde NAD + akısını izlemek için izotop izleyiciler kullanılmıştır. ^[42] , oral triptofan kaynağı olduğu zaman, NAD + 'yukarıda tarif edildiği gibi, nikotinamid içine kırılmış lokal kullanım için, karaciğerde üretilir. Nikotinamid daha sonra kasları, beyni ve bağırsak gibi diğer dokulara ihraç edildi ve bu da onu NAD + 'ya dönüştürmek için kurtarma yolları kullandı.

Çalışmanın yazarları, oral NR ve NMN'nin NAMPT geri besleme inhibisyonunu atlayarak doğrudan NAD + oluşturacakları diğer dokulara ihraç edilip edilmeyeceğini araştırdı. Nikotinamid, NR veya NMN'den yapılan NAD'ye karşı doğrudan NR veya NMN'den yapılan NAD + 'yı ayırt etmelerine izin veren izotop izleyicileri kullanarak öncüllerin düşük bir oral dozunun (kilogram vücut ağırlığı başına 50 miligram, mg / kg / bw) olduğunu bulmuşlardır. doğrudan karaciğerde NR ve NMN'den yapılmış ancak diğer dokularda olmayan çok düşük seviyelerde NAD + üretmiştir. Öte yandan, NR ve NMN'deki kurtarılmış nikotinamidden oluşan böbrekler, kaslar ve beyinde düşük nikotinamid türevi NAD + seviyeleri bulunmuştur.

200 mg / kg / bw daha yüksek bir oral doz, karaciğer dışındaki herhangi bir dokuda doğrudan NAD + yapmak açısından düşük bir doza kıyasla hiçbir fark göstermedi. Bununla birlikte, nikotinamid türevi NAD + 'nın böbrek, kas ve beyinde 50 mg / kg / bw'den daha düşük bir dozdan daha fazla olduğu bulunmuştur.

NR ve NMN değişen dozlarda (50 mg / kg / bw ve 500 mg / kg / bw) intravenöz olarak verildiğinde, doğrudan üretilen NAD + karaciğer, böbrek ve kasta doza bağlı bir şekilde bulunmuştur. Bununla birlikte, beyinde tespit edilen tek NAD +, nikotinamidden kurtarılan şeydi ve ne NR ne de NMN'nin kan-beyin bariyerini geçmediğini düşündürdü. Enjekte edilen NR ve NMN'nin aynı dozlarının kafa kafaya karşılaştırmasının, NMN'ye kıyasla karaciğer, böbrek ve özellikle kasta doğrudan NR'den daha fazla NAD + ürettiği dikkat çekicidir. Hücresel NAD + kaynağı olarak NADH

Nikotinamid adenin dinükleotidinin (NADH) azaltılmış şekli, glikoz ve yağ asitlerinin metabolizması ve ATP oluşumu ile ilişkili reaksiyonlarda önemli roller oynar. NADH takviyesinin NAD + seviyelerini artıp arttıramayacağını test etmek için az sayıda çalışma yapılmıştır; bununla birlikte NADH, Alzheimer hastalığı için potansiyel bir tedavi olarak araştırılmıştır. Hafif ila orta demans tanısı konan 25 kişide yapılan bir çalışmada, üç ay boyunca günlük olarak alınan 10 miligram oral NADH, çalışma katılımcıları arasında bilişsel iyileşme kanıtı ortaya çıkarmamıştır. ^[43]Bununla birlikte, ayrı bir çalışmada, Alzheimer hastalığı teşhisi konan 12 hasta altı ay boyunca günde 10 miligram NADH aldı. Çalışma süresinin sonunda NADH alan hastalar, Mattis Demans Derecelendirme Ölçeği'nde sözel akıcılığın daha iyi performansı, görsel yapısal yetenek ve soyut sözel akıl yürütmenin iyileştirilmesi gibi puanlar yükseldi. Bu çalışmalardan elde edilen bulgular çelişkili gibi görünse de, her araştırmanın süresinin sonuçları etkilemesi mümkündür. Yine de, NADH'nin hücresel NAD + 'yı arttırıp arttırmadığını ve Alzheimer hastalığı ile ilişkili semptomları iyileştirmek için kullanılıp kullanılamayacağını belirlemek için daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır. ^[44] Sonuç

NAD +, enerji metabolizması, DNA onarımı ve bağışıklık aktivasyonu gibi birçok fizyolojik sürece aracılık eder. NAD + olmasaydı, hayat varolmayacaktı. Yaşlandıkça NAD + seviyeleri düşer ve bu, yaş ve yaşa bağlı hastalıkların ilerlemesi ile ilişkilidir. NAD + 'nın arttırılmasının, birden fazla hayvan modelinde hem ömrü hem de sağlığı iyileştirdiği ve aynı zamanda insanlarda yaşa bağlı hastalıkları iyileştirdiği gösterilmiştir.
Referansları Gizle

^{^} Johnson, Sean ve Shin ichiro Imai. NADthplus biyosentezi, yaşlanma ve hastalık F1000Research 7 (Şubat 2018): 132. https://doi.org/10.12688/f1000research.12120.1.
^{^} Mills, Kathryn F., Shohei Yoshida, Liana R. Stein, Alessia Grozio, Shunsuke Kubota, Yo Sasaki, Philip Redpath, et al. Uzun Süreli Nikotinamid Mononükleotid Uygulaması Farelerde Hücre Metabolizmasında Yaşa Bağlı Fizyolojik Azalmayı Azaltır24, no. 6 (Aralık 2016): 795–806. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2016.09.013.
^{^ a b} Fang, Evandro F., Sofie Lautrup, Yujun Hou, Tyler G. Demarest, Deborah L. Croteau, Mark P. Mattson ve Vilhelm A. Bohr. Yaşlanmada NAD thplus: Moleküler Tıpta Moleküler Mekanizmalar ve Çeviri Etkileri Eğilimler 23, no. 10 (Ekim 2017): 899–916. https://doi.org/10.1016/j.molmed.2017.08.001.
^{^ a b} Verdin, E. NADthplus yaşlanma, metabolizma ve nörodejenerasyon Science 350, no. 6265 (Aralık 2015): 1208–13. https://doi.org/10.1126/science.aac4854.
^{^} Cantó, Carles, Keir J. Menzies ve Johan Auwerx. NADthplus Metabolizması ve Enerji Homeostazının Kontrolü: Mitokondri ve Çekirdek Hücre Metabolizması arasında Dengeleme Yasası22, no. 1 (Temmuz 2015): 31–53. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2015.05.023.
^{^ a b} Costford, Sheila R., Sudip Bajpeyi, Magdalena Pasarica, Diana C. Albarado, Shantele C.Thomas, Hui Xie, Timothy S. Kilisesi, Sharon A. Jubrias, Kevin E. Conley ve Steven R. Smith. İskelet kası NAMPT insanlarda egzersiz ile indüklenir Amerikan Fizyoloji-Endokrinoloji ve Metabolizma Dergisi 298, no. 1 (Ocak 2010): E117 – E126. https://doi.org/10.1152/ajpendo.00318.2009.
^{^ a b} Rajman, Luis, Karolina Chwalek ve David A. Sinclair. NAD-Artırıcı Moleküllerin Terapötik Potansiyeli: In Vivo Kanıt Hücre Metabolizması 27, no. 3 (Mart 2018): 529-47. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2018.02.011.
^{^} Braidy, Nady, Gilles J. Guillemin, Hussein Mansour, Tailoi Chan-Ling, Anne Poljak ve Ross Grant. Wistar Sıçanlarda NADthplus Metabolizmasında Yaşla İlgili Değişiklikler Oksidatif Stres ve Sirt1 Aktivitesi PLoS ONE Aimin Xu tarafından düzenlendi. 6, hayır. 4 (Nisan 2011): e19194. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0019194.
^{^} Ramsey, Kathryn Moynihan, Kathryn F. Mills, Akiko Satoh ve Shin-ichiro Imai. Beta hücresine özgü Sirt1 aşırı eksprese edici (BESTO) farelerde yaşla ilişkili Sirt1 aracılı glukoz uyarılmış insülin salgılanması kaybı Yaşlanma Hücresi 7, no. 1 (Şubat 2008): 78-88. https://doi.org/10.1111/j.1474-9726.2007.00355.x.
^{^} Zhu, Xiao-Hong, Ming Lu, Byeong-Yeul Lee, Kamil Uğurgur ve Wei Chen. İn vivo NAD testi, sağlıklı insan beynindeki hücre içi NAD içeriğini ve redoks durumunu ve yaş bağımlılıklarını ortaya koyar Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri 112, no. 9 (Şubat 2015): 2876–81. https://doi.org/10.1073/pnas.1417921112.
^{^} Chen, D., J. Bruno, E. Easlon, S.-J. Lin, H.-L. Cheng, FW Alt ve L. Guarente. SIRT1'in kalori kısıtlaması ile dokuya özgü düzenlenmesi Genes & Development 22, no. 13 (Temmuz 2008): 1753-57. https://doi.org/10.1101/gad.1650608.
^{^} Mouchiroud, Laurent, Riekelt H. Houtkooper, Norman Moullan, Elena Katsyuba, Dongryeol Ryu, Carles Cantó, Adrienne Mottis, et al. NADthplus / Sirtuin Yolu, Mitokondriyal UPR ve FOXO Sinyalleme Hücresi 154, no. 2 (Temmuz 2013): 430–41. https://doi.org/10.1016/j.cell.2013.06.016.
^{^} Zhang, H., D.Ryu, Y. Wu, K. Gariani, X. Wang, P. Luan, D. DAmico, et al. NADthplus repletionu mitokondriyal ve kök hücre fonksiyonunu geliştirir ve farelerde ömrü uzatır Science 352, no. 6292 (Nisan 2016): 1436-43. https://doi.org/10.1126/science.aaf2693.
^{^} Gong, Bing, Yong Pan, Prashant Vempati, Wei Zhao, Lindsay Knable, Lap Ho, Jun Wang, vd. Nikotinamid ribosid geri yükleme biliş Alzheimer s fare modellerinde 1 degradasyonu ve mitokondriyal gen ekspresyonu sekretaz düzenlenmiş proliferatörü ile aktive edilen reseptör ortak aktifleştiricinin 1 bir yukan doğru düzenlenmesi vasıtasıyla Neurobiology of Aging bir, 34. 6 (Haziran 2013): 1581-88. https://doi.org/10.1016/j.neurobiolaging.2012.12.005.
^{^} Uzun, Aaron N, Katrina Owens, Anna E Schlappal, Tibor Kristian, Paul S Fishman ve Rosemary A Schuh. Nikotinamid mononükleotidin bir Alzheimer hastalığı ile ilişkili murin modeli BMC Nöroloji 15, no. 1 (Mart 2015). https://doi.org/10.1186/s12883-015-0272-x.
^{^} Schultz, Michael B. ve David A. Sinclair. NAD thplus Yaşlanma Sırasında Neden Düşüyor: Hücre Metabolizmasını Yok Ediyor23, no. 6 (Haziran 2016): 965-66. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2016.05.022.
^{^} Ganeshan, Kirthana ve Ajay Chawla. İmmün Yanıtların Metabolik Düzenlenmesi İmmünolojinin Yıllık Değerlendirmesi 32, no. 1 (Mart 2014): 609-34. https://doi.org/10.1146/annurev-immunol-032713-120236.
^{^} Grube, K. ve A. Burkle. 13 memeli türünün mononükleer lökositlerindeki poli (ADP-riboz) polimeraz aktivitesi, türe özgü yaşam süresi ile ilişkilidir. Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri 89, no. 24 (Aralık 1992): 11759-63. https://doi.org/10.1073/pnas.89.24.11759.
^{^} Beneke, S, R Alvarez-Gonzalez ve A Bürkle. Farklı ömrü olan iki memeli türünden poli (ADP-riboz) polimeraz-1'in karşılaştırmalı karakterizasyonu Deneysel Gerontoloji 35, no. 8 (Ekim 2000): 989-1002. https://doi.org/10.1016/s0531-5565(00)00134-0.
^{^} Muiras, Marie-Laure, Marcus Müller, François Schächter ve A. Bürkle. Yüzüncü yıllardan lenfoblastoid hücre hatlarında artmış poli (ADP-riboz) polimeraz aktivitesi Journal of Molecular Medicine 76, no. 5 (Mart 1998): 346-54. https://doi.org/10.1007/s001090050226.
^{^} Massudi, Hassina, Ross Grant, Nady Braidy, Jade Guest, Bruce Farnsworth ve Gilles J. Guillemin. İnsan Dokusunda Oksidatif Stresde Yaşa Bağlı Değişimler ve NADthplus Metabolizması PLOS ONE Michael Polymenis tarafından düzenlendi. 7, hayır. 7 (Temmuz 2012): e42357. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0042357.
^{^} Fang, Evandro Fei, Morten Scheibye-Knudsen, Lear E. Brace, Henok Kassahun, Tanima SenGupta, Hilde Nilsen, James R. Mitchell, Deborah L. Croteau ve Vilhelm A. Bohr. PARP-1 Hiperaktivasyonu ve NADthplus / SIRT1 İndirgeme Hücresi 157, no. 4 (Mayıs 2014): 882-96. https://doi.org/10.1016/j.cell.2014.03.026.
^{^} Fang, Evandro Fei, Henok Kassahun, Deborah L. Croteau, Morten Scheibye-Knudsen, Krisztina Marosi, Huiming Lu, Raghavendra A. Shamanna, et al. NAD thplus İkmali Ataksi Telanjiektazi Modellerinde Mitophagy ve DNA Onarım Hücresi Metabolizması ile Yaşam Ömrünü ve Sağlığı Geliştirir24, no. 4 (Ekim 2016): 566–81. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2016.09.004.
^{^} Fang, Evandro Fei, Morten Scheibye-Knudsen, Katrin F. Chua, Mark P. Mattson, Deborah L. Croteau ve Vilhelm A. Bohr. Yaşlanmada mitokondriya işaret eden nükleer DNA hasarı Nature Reviews Molecular Cell Biology 17, no. 5 (Mart 2016): 308-21. https://doi.org/10.1038/nrm.2016.14.
^{^} Kane, Alice E. ve David A. Sinclair. Metabolik ve Kardiyovasküler Hastalıkların Geliştirilmesi ve Tedavisinde Sirtuinler ve NAD thplus Sirkülasyon Araştırması 123, no. 7 (Eylül 2018): 868-85. https://doi.org/10.1161/circresaha.118.312498.
^{^} Xu, Jing, Charlie W.Jackson, Nathalie Khoury, Iris Escobar ve Miguel A. Perez-Pinzon. Beyin SIRT1 Endokrinolojide Metabolik Homeostaz ve Nöroproteksiyon Sınırlarına Aracılık Ediyor9 (Kasım 2018). https://doi.org/10.3389/fendo.2018.00702.
^{^} Wallace, Douglas C.Metabolik ve Dejeneratif Hastalıkların, Yaşlanmanın ve Kanserin Mitokondriyal Paradigması: Evrimsel Tıp İçin Bir Şafak Genetiğin Yıllık İncelemesi 39, no. 1 (Aralık 2005): 359-407. https://doi.org/10.1146/annurev.genet.39.110304.095751.
^{^} Cantó, Carles, Q. Jiang Gölü, Atul S. Deshmukh, Chikage Mataki, Agnes Coste, Marie Lagouge, Juleen R. Zierath ve Johan Auwerx. İskelet Kası Hücresi Metabolizmasında Açlık ve Egzersiz Metabolik Uyum için AMPK ve SIRT1'in bağımlılığı11, no. 3 (Mart 2010): 213–19. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2010.02.006.
^{^} Gomes, Ana P., Nathan L. Price, Alvin JY Ling, Javid J. Moslehi, Magdalene K. Montgomery, Luis Rajman, James P. White, vd. Yaşlanma sırasında NADthplus indükleyen bir Pseudohypoxic Devlet Bozucu Nükleer-Mitokondrial Haberleşme Azalan Cell 155, no. 7 (Aralık 2013): 1624-38. https://doi.org/10.1016/j.cell.2013.11.037.
^{^} Nakahata, Y., S. Sahar, G. Astarita, M. Kaluzova ve P. Sassone-Corsi. NADthplus Kurtarma Yolunun CLOCK-SIRT1 Science 324, no. 5927 (Mart 2009): 654-57. https://doi.org/10.1126/science.1170803.
^{^} Ramsey, KM, J. Yoshino, CS Brace, D. Abrassart, Y. Kobayashi, B. Marcheva, H.-K. Hong ve diğ. NAMPT Aracılı NADthplus Biyosentez Biliminde Sirkadiyen Saat Geri Besleme Döngüsü324, no. 5927 (Mart 2009): 651–54. https://doi.org/10.1126/science.1171641.
^{^} Nakahata, Yasukazu, Milota Kaluzova, Benedetto Grimaldi, Saurabh Sahar, Jun Hirayama, Danica Chen, Leonard P. Guarente ve Paolo Sassone-Corsi. NADthplus-Bağımlı Deasetilaz SIRT1, CLOCK-Aracılı Kromatin Tadilat ve Circadian Kontrol Hücresi 134, no. 2 (Temmuz 2008): 329-40. https://doi.org/10.1016/j.cell.2008.07.002.
^{^} Chang, Hung-Chun ve Leonard Guarente. SIRT1 Yaşlanan Hücre ile Çürüyen bir Mekanizma ile SCN'deki Merkezi Sirkadiyen Kontrol Aracılık Ediyor153, no. 7 (Haziran 2013): 1448-60. https://doi.org/10.1016/j.cell.2013.05.027.
^{^} Spaans, Sebastiaan K., Ruud A. Weusthuis, John van der Oost ve ServÃ WM Kengen. Mikrobiyolojidebakteri ve arkeada NADPH üreten sistemler Sınırlar 6 (Temmuz 2015). https://doi.org/10.3389/fmicb.2015.00742.
^{^} Martens, Christopher R., Blair A. Denman, Melissa R. Mazzo, Michael L. Armstrong, Nichole Reisdorph, Matthew B. McQueen, Michel Chonchol ve Douglas R. Seals. Kronik nikotinamid ribozit takviyesi iyi tolere edilir ve sağlıklı orta yaşlı ve yaşlı erişkinlerde NADthplus'ı yükseltir Nature Communications 9, no. 1 (Mart 2018). https://doi.org/10.1038/s41467-018-03421-7.
^{^} Dellinger, Ryan W., Santiago Roel Santos, Mark Morris, Mal Evans, Dan Alminana, Leonard Guarente ve Eric Marcotulli. Tekrarlanan doz NRPT (nikotinamid ribosid ve pterostilben) insanlarda NADthplus seviyelerini güvenli ve sürdürülebilir bir şekilde artırır: randomize, çift kör, plasebo kontrollü bir çalışma npj Yaşlanma ve Hastalık Mekanizmaları 3, no. 1 (Kasım 2017). https://doi.org/10.1038/s41514-017-0016-9.
^{^} Baum, CL, J Selhub ve IH Rosenberg. Nikotinamid adenin nükleotidin sıçan bağırsağının fırça kenar zarları ile hidrolizi Biochemical Journal 204, no. 1 (Nisan 1982): 203–7. https://doi.org/10.1042/bj2040203.
^{^} Roh, Eun, Jae Woo Parkı, Gil Myoung Kang, Chan Hee Lee, Hong Dugu, So Young Gil, Do Kyeong Song, et al. Ekzojen nikotinamid adenin dinükleotit, hipotalamik konneksin yoluyla enerji metabolizmasını düzenler 43 Metabolizma 88 (Kasım 2018): 51-60. https://doi.org/10.1016/j.metabol.2018.08.005.
^{^} Pillai, Vinodkumar B., Nagalingam R. Sundaresan, Gene Kim, Madhu Gupta, Senthilkumar B. Rajamohan, Jyothish B. Pillai, Sadhana Samant, PV Ravindra, Ayman Isbatan ve Mahesh P. Gupta. Ekzojen NAD, SIRT3-LKB1-AMP ile aktive edilen Kinaz Pathway Biyolojik Kimya Dergisi 285, no. 5 (Kasım 2009): 3133-44. https://doi.org/10.1074/jbc.m109.077271.
^{^} Pittelli, Maria, Roberta Felici, Vanessa Pitozzi, Lisa Giovannelli, Elisabetta Bigagli, Francesca Cialdai, Giovanni Romano, Flavio Moroni ve Alberto Chiarugi. Ekzojen NAD'nin Mitokondriyal Biyoenerjetik, DNA Onarımı ve Apoptoz Moleküler Farmakolojisi Üzerine Farmakolojik Etkileri80, no. 6 (Eylül 2011): 1136-46. https://doi.org/10.1124/mol.111.073916.
^{^} Grant, Ross, Jade Berg, Richard Mestayer, Nady Braidy, James Bennett, Susan Broom ve James Watson. Yaşlanma Nörobiliminde6 Saat İntravenöz NADthplus Sınırlarının İnfüzyonu Sırasında İnsan Plazması ve İdrar NADthplus Metabolomundaki Değişiklikleri İnceleyen Bir Pilot Çalışma11 (Eylül 2019). https://doi.org/10.3389/fnagi.2019.00257.
^{^} Liu, Ling, Xiaoyang Su, William J. Quinn, Sheng Hui, Kristin Krukenberg, David W. Frederick, Philip Redpath, vd. NAD Sentezi-Dağılma Akılarının Kantitatif Analizi Hücre Metabolizması 27, no. 5 (Mayıs 2018): 1067-80.e5. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2018.03.018.
^{^} Rainer, M., E.Kraxberger, M. Haushofer, HAM Mucke ve KA Jellinger. Demansta oral nikotinamid adenin dinükleotidden (NADH) bilişsel iyileşme için kanıt yok Journal of Neural Transmission 107, no. 12 (Aralık 2000): 1475–81. https://doi.org/10.1007/s007020070011.
^{^} Demarin, V., SS Podobnik, D. Storga-Tomic ve G. Kay. Alzheimer hastalığının stabilize oral nikotinamid adenin dinükleotit ile tedavisi: randomize, çift kör bir çalışma Drugs Exp Clin Res 30, no. 1 (2004): 27-33.

**onur** · 03 July 2020, 10:51

NAD Plus Nasıl Kullanılmalıdır- Nad Plus'ın İçinde Ne Var- Nad Plus Özellikleri Nedir

**onur** · 03 July 2020, 10:51

NAD Plus Nedir- NAD Plus Faydaları Nelerdir- NAD Plus Hangi Hastalıklar İçin Kullanılır

**onur** · 03 July 2020, 12:04

Spirulina ve Nad Nedir- Ne İşe Yarar- Faydaları Nelerdir

**onur** · 03 July 2020, 12:39

Ormus GLD ve Nad Ne İşe Yarar- Ormus GLD kullanan Hastamızın Mesajı

**onur** · 03 July 2020, 12:50

Nad Plus Nedir- Nad Plus Vücut İçin Neden Önemlidir- Nad Plus Hangi Hastalıklara İyi Gelir

**onur** · 03 July 2020, 12:51

NAD Nedir- NAD Ne İşe Yarar- NAD İhtiyacı Nasıl Karşılanır

**onur** · 03 July 2020, 12:51

NAD Ne İşe Yarar- NAD Plus Özellikleri Nelerdir- NAD Plus Hangi Hastalıklara İyi Gelir

**onur** · 03 July 2020, 12:52

Nad Ne İşe Yarar- Nad İçeriğinde Ne Var

**onur** · 03 July 2020, 13:42

Halsizlik, Yorgunluk, Bitkinlik İçin Nad Plus ve Spirulina Kullanan Hastamızın Yorumları

Duyuru

NAD+, nicotinamide adenine dinucleotide, Gençlik İksiri,

NAD+, nicotinamide adenine dinucleotide, Gençlik İksiri,

Yorum yap

Yorum yap

Yorum yap

Yorum yap

Yorum yap

Yorum yap

Yorum yap

Yorum yap

Yorum yap

Yorum yap

Yorum yap

Yorum yap

Yorum yap

Yorum yap