Ağır Metal ve İnsan Sağlığı: Toksik Demiri Ölçmek için Elektrokimyasal Yöntem
Özet Görüntüleme: 5
/ 
PDF İndirme: 3
DOI:
https://doi.org/10.5281/zenodo.18177188Anahtar Kelimeler:
Ağır metaller, Biyoaktif tabaka, Demir tayini, BiyosensörÖzet
Amaç: Dünya üzerinde yer alan su kaynakları canlı yaşamı için vazgeçilmezdir. Günümüzde artan sanayileşme gibi çeşitli faktörler sonucunda ağır metaller ekosisteme salınmaktadır. Demir iyonları çeşitli şekillerde hücrelerde toksik özelliklere sahiptir. Demir iyonları Fenton reaksiyonları ile hidroksil radikallerinin oluşmasına neden olmaktadır. Hücrelerde gerçekleşen reaksiyonlara katılarak reaktif oksijen türlerinin oluşmasına neden olabilir ve oksidatif strese bağlı hastalıkların gelişmesine sebebiyet verebilir. Bu nedenle, demir konsantrasyonlarının değerlendirilmesi biyomedikal ve çevresel analizlerde büyük öneme sahiptir.
Gereç ve Yöntem: Hidrojen peroksidaz enzimi (HRP), sığır serum albümini (BSA), glutaraldehit ve jelatin, ayarlanabilir bir pipet kullanılarak 10 mL'lik artışlarla Au elektroda eklendi. Biyoaktif tabakayı oluşturacak olan bu karışım, eksimer lazer kullanılarak elektrot üzerinde yakalandı. Elektrokimyasal ölçümler, stok demir nitrat ve hidrojen peroksit (çalışmada H2O2 kullanıldı; her ölçüm için 100 g/dL'lik stok çözeltinin 10 ml'si kullanıldı) kullanılarak hazırlanan Fe+2'nin sırayla eklenmesiyle alındı.
Bulgular: Yapılan optimizasyon çalışmalarında optimum Ph 6.4; optimum gluteraldehit yüzdesi %2.5; optimum jelatin konsantrasyonu 50mg/dL ve optimum BSA 45mg/dL olarak belirlendi. Sem görüntüleri çapraz bağlayıcının biyoaktif tabakadaki polimerlere bağlanarak elektrot yüzeyinde kompakt bir yapı sergiledi. Katmanlar halinde olşan tabakalar birbirine kenetlenmişti. Farklı demir konsantrasyonlarında (0.2 mg/dL, 0.6 mg/dL, 1 mg/dL, 2 mg/dL, 3 mg/dL, and 4 mg/dL) yapılan ugulamalar elektrotun hassasiyetini ve özgüllüğünü gösterdi.
Sonuç: Bu çalışma kapsamında, sulardaki Fe iyonlarının (Fe+ 2) hızlı ve hassas bir şekilde tespiti için yeni ve hassas bir sensör geliştirilmiştir. Çalışma kapsamında hazırlanan sensör Fe+2 tespiti için yüksek duyarlılık düşük algılama limiti ve hassasiyete sahip olduğu belirlenmiştir. Geliştirilen biyosensör, demir iyonlarının tespiti için düşük maliyetli, pratik ve güvenilir bir analitik yöntem olarak kullanılabilir.
Referanslar
Beavers, C. J., Ambrosy, A. P., Butler, J., Davidson, B. T., Gale, S. E., Mastoris, I., . . . Lewis, G. D. (2023). Iron deficiency in heart failure: A scientific statement from the Heart Failure Society of America. Journal of Cardiac Failure, 29(7), 1059–1077.
Briffa, J., Sinagra, E., & Blundell, R. (2020). Heavy metal pollution in the environment and their toxicological effects on humans. Heliyon, 6(9).
Chambers, I. G., Willoughby, M. M., Hamza, I., & Reddi, A. R. (2021). One ring to bring them all and in the darkness bind them: The trafficking of heme without deliverers. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Molecular Cell Research, 1868(1), 118881.
Chouhan, B., Meena, P., & Poonar, N. (2016). Effect of heavy metal ions in water on human health. International Journal of Scientific Engineering Research, 4(12), 2015–2017.
Dutt, S., Hamza, I., & Bartnikas, T. B. (2022). Molecular mechanisms of iron and heme metabolism. Annual Review of Nutrition, 42(1), 311–335.
Eaton, J. W., & Qian, M. (2002). Molecular bases of cellular iron toxicity. Free Radical Biology and Medicine, 32(9), 833–840.
Farh, H. M. H., Seghier, M. E. A. B., & Zayed, T. (2023). A comprehensive review of corrosion protection and control techniques for metallic pipelines. Engineering Failure Analysis, 143, 106885.
Fleming, R. E., & Ponka, P. (2012). Iron overload in human disease. New England Journal of Medicine, 366(4), 348–359.
Gambhir, R. S., Vinod Kapoor, V. K., Ashutosh Nirola, A. N., Raman Sohi, R. S., & Vikram Bansal, V. B. (2012). Water pollution: Impact of pollutants and new promising techniques in purification process.
Guan, Y., Huang, Y., & Li, T. (2022). Applications of gelatin in biosensors: Recent trends and progress. Biosensors, 12(9), 670.
Guo, J., Chan, E. W., Chen, S., & Zeng, Z. (2017). Development of a novel quantum dots and graphene oxide based FRET assay for rapid detection of invA gene of Salmonella. Frontiers in Microbiology, 8, 8.
Hentze, M. W., Muckenthaler, M. U., & Andrews, N. C. (2004). Balancing acts: Molecular control of mammalian iron metabolism. Cell, 117(3), 285–297.
Jomova, K., Alomar, S. Y., Nepovimova, E., Kuca, K., & Valko, M. (2025). Heavy metals: Toxicity and human health effects. Archives of Toxicology, 99(1), 153–209.
Kang, P.-L., Lin, Y.-H., Settu, K., Yen, C.-S., Yeh, C.-Y., Liu, J.-T., . . . Chang, S.-J. (2020). A facile fabrication of biodegradable and biocompatible cross-linked gelatin as screen printing substrates. Polymers, 12(5), 1186.
Kardar, Z. S., Shemirani, F., & Zadmard, R. (2020). Determination of iron (II) and iron (III) via static quenching of the fluorescence of tryptophan-protected copper nanoclusters. Microchimica Acta, 187(1), 81.
Kempahanumakkagari, S., Deep, A., Kim, K.-H., Kailasa, S. K., & Yoon, H.-O. (2017). Nanomaterial-based electrochemical sensors for arsenic: A review. Biosensors and Bioelectronics, 95, 106–116.
Kim, J.-J., Kim, Y.-S., & Kumar, V. (2019). Heavy metal toxicity: An update of chelating therapeutic strategies. Journal of Trace Elements in Medicine and Biology, 54, 226–231.
Mahurpawar, M. (2015). Effects of heavy metals on human health. International Journal of Research - Granthaalayah, 530(516), 1–7.
Manoj, D., Auddy, I., Nimbkar, S., Chittibabu, S., & Shanmugasundaram, S. (2020). Development of screen-printed electrode biosensor for rapid determination of triglyceride content in coconut milk. International Journal of Food Science, 2020(1), 1696201.
Mishra, R. K. (2023). Fresh water availability and its global challenge. British Journal of Multidisciplinary and Advanced Studies, 4(3), 1–78.
Mohod, C. V., & Dhote, J. (2013). Review of heavy metals in drinking water and their effect on human health. International Journal of Innovative Research in Science, Engineering and Technology, 2(7), 2992–2996.
Musie, W., & Gonfa, G. (2023). Fresh water resource, scarcity, water salinity challenges and possible remedies: A review. Heliyon, 9(8).
Niederau, C., Fischer, R., Sonnenberg, A., Stremmel, W., Trampisch, H. J., & Strohmeyer, G. (1985). Survival and causes of death in cirrhotic and in noncirrhotic patients with primary hemochromatosis. New England Journal of Medicine, 313(20), 1256–1262.
Papanikolaou, G., & Pantopoulos, K. (2005). Iron metabolism and toxicity. Toxicology and Applied Pharmacology, 202(2), 199–211.
Pasricha, S.-R., Tye-Din, J., Muckenthaler, M. U., & Swinkels, D. W. (2021). Iron deficiency. The Lancet, 397(10270), 233–248.
Peana, M., Pelucelli, A., Chasapis, C. T., Perlepes, S. P., Bekiari, V., Medici, S., & Zoroddu, M. A. (2022). Biological effects of human exposure to environmental cadmium. Biomolecules, 13(1), 36.
Roy, R., Kück, M., Radziwolek, L., & Kerling, A. (2022). Iron deficiency in adolescent and young adult German athletes—A retrospective study. Nutrients, 14(21), 4511.
Ru, Q., Li, Y., Chen, L., Wu, Y., Min, J., & Wang, F. (2024). Iron homeostasis and ferroptosis in human diseases: Mechanisms and therapeutic prospects. Signal Transduction and Targeted Therapy, 9(1), 271.
Salehi, M. (2022). Global water shortage and potable water safety: Today’s concern and tomorrow’s crisis. Environment International, 158, 106936.
Stephens, G. L., Slingo, J. M., Rignot, E., Reager, J. T., Hakuba, M. Z., Durack, P. J., . . . Rocca, R. (2020). Earth's water reservoirs in a changing climate. Proceedings of the Royal Society A, 476(2236), 20190458.
Tchounwou, P. B., Yedjou, C. G., Patlolla, A. K., & Sutton, D. J. (2012). Heavy metal toxicity and the environment. In Molecular, Clinical and Environmental Toxicology: Volume 3: Environmental Toxicology (pp. 133–164).
Waheed, A., Mansha, M., & Ullah, N. (2018). Nanomaterials-based electrochemical detection of heavy metals in water: Current status, challenges and future direction. TrAC Trends in Analytical Chemistry, 105, 37–51.
Yuen, H.-W., & Becker, W. (2023). Iron toxicity. In StatPearls [Internet]. StatPearls Publishing.
Zaynab, M., Al-Yahyai, R., Ameen, A., Sharif, Y., Ali, L., Fatima, M., . . . Li, S. (2022). Health and environmental effects of heavy metals. Journal of King Saud University - Science, 34(1), 101653.
Zhang, B., Chen, J., Zhu, H., Yang, T., Zou, M., Zhang, M., & Du, M. (2016). Facile and green fabrication of size-controlled AuNPs/CNFs hybrids for the highly sensitive simultaneous detection of heavy metal ions. Electrochimica Acta, 196, 422–430.
İndir
Yayınlanmış
Nasıl Atıf Yapılır
Sayı
Bölüm
Lisans
Telif Hakkı (c) 2025 GEVHER NESİBE TIP VE SAĞLIK BİLİMLERİ DERGİSİ
Bu çalışma Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License ile lisanslanmıştır.
Dergimizde yayımlanan makaleler, 