FEN BİLİMLERİ VE MATEMATİK ALANINDA ARAŞTIRMA VE DEĞERLENDİRMELER Kitap Adı : Fen Bilimleri ve Matematik Alanında Araştırma ve Değerlendirmeler İmtiyaz Sahibi : Gece Kitaplığı Genel Yayın Yönetmeni : Doç. Dr. Atilla ATİK Kapak&İç Tasarım : Melek ZORLUSOY Sosyal Medya : Arzu ÇUHACIOĞLU Yayına Hazırlama : Gece Akademi Dizgi Birimi Yayıncı Sertifika No : 15476 Matbaa Sertifika No : 34559 ISBN : 978-605-7631-46-6 Editör (ler) Prof. Dr. Rıdvan KARAPINAR The right to publish this book belongs to Gece Kitaplığı. Citation can not be shown wit- hout the source, reproduced in any way without permission. Gece Akademi is a subsidiary of Gece Kitaplığı. Bu kitabın yayın hakkı Gece Kitaplığı’na aittir. Kaynak gösterilmeden alıntı yapılamaz, izin almadan hiçbir yolla çoğaltılamaz. Gece Akademi, Gece Kitaplığı’nın yan kuruluşu- dur. Birinci Basım/First Edition ©Mart 2019/Ankara/TURKEY ©copyright Gece Publishing ABD Adres/ USA Address: 387 Park Avenue South, 5th Floor, New York, 10016, USA Telefon/Phone: +1 347 355 10 70 Gece Akademi Türkiye Adres/Turkey Address: Kocatepe Mah. Mithatpaşa Cad. 44/C Çankaya, Ankara, TR Telefon/Phone: +90 312 431 34 84 - +90 555 888 24 26 web: www.gecekitapligi.com –– www.gecekitap.com e-mail: [email protected] İÇİNDEKİLER CHAPTER 1: ......................................................................................................................5 Dopamin Agonistlerinin Voltametrik Yöntemlerle Tayinleri Fatma aĞIN CHAPTER 2: ...21 Kovandaki Mucize: Bal SemiramiS KarLIDaĞ, merve KeSKiN, SeLim erDOĞaN, ŞabaN KeSKiN CHAPTER 3: ....................................................................................................................31 Grafen Temelli Sensörler ve Biyosensörler OĞuz ÇaKIr CHAPTER 4: ................................................................................................................53 topolojinin varoluşu ve Gelişimi Hakkında bir araştırma GüziDe ŞeNeL CHAPTER 5: Programlanmış Hücre Ölümü apo .p..t..o..z.. .v..e.. .K...a..n..s..e..r.. .t..e..d...a..v..i.s..i.n...d..e.. .a...p..o...p..t.o...z.. ...........59 regülasyonunu Hedef alan bazı Güncel Stratejiler berNa KavaKCIOĞLu YarDImCI CHAPTER 6: Karbon Nano t..ü..p...l.e..r..i.n.. .v..e.. .a...l.t..ı.n.. .N...a..n...o..p..a...r.t..i.k..ü...l.l.e..r..i.n.. .e...l.e..k..t..r..o..k..i.m....y..a..d..a..k...i. .K..u...l.l.a..n...ı.m...l.7ar3ı ve biyo-algılama uygulamaları OĞuz ÇaKIr CHAPTER 7: .........................................................91 mekansal Otokorelasyon indislerinin Önemi GüziDe miraY PeriHaNOĞLu, OKaN YeLer CHAPTER 8: .....................................................................101 elektromanyetik alanın biyolojik etkileri DiLeK SaĞIr, zeYNeP HatiCe OKur CHAPTER 9: alıç bitkisinin Yaprak Öz .ü...t.ü.. .K...u..l..l.a..n..ı.l..a..r.a...k.. .a..g...N..P...’.e..r..i.n.. .Y..e...ş.i..l. .S..e..n..t..e..z..i. .v..e.. .a...n..t..i. .....111 mikrobiyal aktivitelerinin Değerlendirilmesi meHmet FIrat baraN Dopamin Agonistlerinin Voltametrik Yöntemlerle Tayinleri Fatma AĞIN 1 CHAPTER 1 1  Dr. Öğr. üyesi, Karadeniz teknik üniversitesi eczacılık Fakültesi 7 Fatma AĞIN 1. GİRİŞ Voltametrik yöntemlerin elektrokimyasal olarak aktif maddelerin tayininde son dö- nemlerde yaygın olarak kullanılmaya başlanması dikkat çekmektedir. bu yöntemlerin avantajları arasında kolay uygulanabilmesi, daha az kimyasal maddeye ihtiyaç duyulması, gerekli sistemlerin ucuza kurulabilmesi, ayrıca numune için bir ön ayırma işlemine gerek duyulmaması vardır ve bunlar bu yöntemlerin ilaç analizlerindeki kullanımlarını artır- maktadır (ipekçi, 2014). Parkinson hastalığı (PH), ilk defa 1817 yılında titrek felç olarak ingiliz hekim James Parkinson tarafından tanımlanmıştır. PH sıklıkla görülen kronik nörodejeneratif bir has- talıktır. Dopaminerjik nöronların yaklaşık %60-65’inin kaybedilmesi sonucunda dopamin seviyesinde gerçekleşen %80-85’lik azalma motor fonksiyonların bozulmasına yol açar. istirahat tremoru, kaslarda sertlik, bradikinezi ve duruş bozukluğu gibi semptomların meydana gelmesine sebep olan bozukluklardır (Çeliker, 2015). PH tedavisinde amaç hastanın bağımsız, kendi başına işini yapabilecek hale gelmesini sağlamaktır. Hastalar doğru tedavi ile normal hayatlarını uzun yıllar sürdürebilmektedir (Doğan, 2016). Levodopa, dopaminin öncül maddesidir ve PH tedavisinde standart tedaviyi oluştur- maktadır. ancak Parkinson hastalarında uzun süreli olarak levodopa kullanımının sonu- cunda motor dalgalanma ve diskinezi gibi yan etkiler ortaya çıkmaktadır. Dopamin agonistlerinin kullanımına ilk kez 1970’lerde başlanmıştır. Dopamin ago- nistleri hafif ve orta derecede ilerlemiş Parkinson hastalarında levodopa kadar etkili ol- makta ve levodopaya bağlı olarak meydana gelen komplikasyonları beş yıl kadar gecikti- rebilmektedir (benbir vd., 2008). bu bölümde dopamin agonistlerinin voltametrik analizlerini konu alan çalışmalar se- çilip derlenerek bir araya getirilmiştir. Dopamin agonistlerinden elektrokimyasal olarak aktif olan apomorfin, bromokriptin, kabergolin, pramipeksol ve ropinirol etkin maddeleri 2in.c eGleEnmNiEştLir. BİLGİLER analitik kimya, maddenin bileşenlerinin tanımlanması ve miktar tayini ile uğraşan bir anabilim dalıdır. analitik kimya nitel ve nicel analiz olmak üzere iki temel gruba ayrılır. incelenen örneğin bileşenlerinin tanımlanması nitel analiz, bileşenlerinin miktar tayini ise nicel analiz olarak tanımlanır (Demirci ve alsancak Özkan, 1998). elektroanalitik kimya, nicel ve nitel analitik yöntemleri kapsayan bir elektrokimyasal hücredeki analit çözeltisine elektriksel etkinin uygulanmasıyla elektrot- çözelti sistemi- nin buna karşı verdiği cevapların incelendiği alandır (urL-1, 2018; tekin, 2008). elekt- roanalitik kimya voltametri, potansiyometri, kulometri yöntemlerinden oluşmaktadır. bu yöntemler duyarlılık, hızlılık, numune hazırlama kolaylığı, seçicilik, düşük tayin sınırı ve ekonomik olması gibi özelliklerinden dolayı son yıllarda yaygın olarak kullanılmaktadır 2(Y.ı1lm. azV, o2l0t1a2m).etri voltametri, çeşitli ortamlardaki çözeltileri elde edilen elektroaktif organik ve inorga- nik maddelerinin, akım şiddeti voltamogramları (potansiyel eğrilerinin) arasındaki ilişki- leri inceleyen ve değerlendiren elektroanalitik yöntemler grubudur (Yanık, 2014). eser miktardaki analitin belirlenmesine olanak sağlaması, geniş bir doğrusal çalışma aralığına sahip olması, yükseltgenebilen ve/veya indirgenebilen türlere karşı seçici olma- sı, düşük maliyetli analiz yapılabilmesi voltametrik yöntemlerin üstün özellikleri olarak kabul edilebilir (talay Pınar, 2013). 8 FEN BİLİMLERİ VE MATEMATİK ALANINDA ARAŞTIRMA VE DEĞERLENDİRMELER Günümüzde tıp, eczacılık, biyokimya ve çevre gibi alanlarda birçok farklı voltametrik y2ö.1n.t1e.m D yoağyrguıns aoll aTraakra kmulalalnı ıVlmolatkatmadeıtrr (italay Pınar, 2013). Doğrusal taramalı voltametri (Dtv), elektrokimyasal hücreye belirli bir süre uygula- nan doğrusal akım potansiyelinin doğrusal olarak artırıldığı voltametri yöntemidir. Po- tansiyele karşı elde edilen akım değerleri zamanın bir fonksiyonu olarak kaydedilir. elde e2d.1il.e2n. Dpoötnaünsşiüyeml-laük ıVmo lcteavmape terğirisine “doğrusal voltamogram” denir (asıldağ, 2006). Dönüşümlü voltametri (Dv) elektroanalitik kimyada sıklıkla kullanılan önemli bir yöntemdir. Dönüşümlü voltametrinin kullanım alanı değişik koşullar altında elektrokim- yasal süreçlerle ilgili nitel bilgi sağlar. Dv’de önce bir yönde sonra tersi yönde potansiyel uygulanır ve bu potansiyele karşı akım ölçülür. böylelikle potansiyel-akım grafiği elde edilir (Skoog vd., 2004). bu grafikten elde edilen eğriye dönüşümlü voltamogram denir (Süslü, 2004). Negatif potansiyellerde yapılan taramaya ileri tarama; pozitif potansiyellerde yapılan taramaya ise geri tarama adı verilir. Dönüşümlü voltametride pik akımının tarama hızı ile değişmesinden yola çıkarak akım karakteri (adsorpsiyon, difüzyon) saptanabilir (Kaya, 2014). Dv ile çalışılan maddenin pikinin anodik ya da katodik olduğu anlaşılabilir ve Dv elektrokimyasal reaksiyonun tersinirliğini anlamak için de kullanılır (Duman, 2014; Kaya, 220.11.43).. P uls Voltametrisi Puls yöntemleri doğrusal taramalı voltametri ile ilgili birçok sınırlamaya çözüm bul- muştur. bu yöntemdeki temel esas, istenen faradayik eğri ile girişim yapan yükleme akımı arasındaki farkın fazla olduğu bir anda akımı ölçmektir ve bu sayede analizin duyarlılığını artırmaktır (Skoog vd., 2013). 2.1.P3u.1ls. vNolotarmmeatlr iP yuölnst Vemolltearminie ütrç ig ruba ayırarak incelemek mümkündür. Normal puls voltametride (NPv) sabit bir doğru akım potansiyeline, giderek artan genlikli pulslar uygulanır. uygulanan potansiyel pulsların süreleri yaklaşık 40–60 ms ile sınırlıdır. Pulslar arasında akım her zaman başlangıç değerine döner. Kapasitif akımın et- kisi, akım ölçümü her puls süresinin sonuna doğru yapıldığından minimumdur. voltamog- 2ra.1m. 3is.2e .s Digimfeoriadn esğiryi eşle kPluinlsd eVdoirlt (aKmareatbrui dak, 2013; erdoğan Kablan, 2015). Diferansiyel puls voltametrisi (DPv) organik ve inorganik türlerin eser analizinde kul- lanılan ve puls yöntemleri arasında en çok tercih edilen yöntemdir (talay Pınar, 2013). Çalışma elektrotuna sabit büyüklükte puls uygulayarak doğrusal olarak artan gerilim basamaklarının üzerine yerleştirilmesiyle gerçekleştirilir. akımlar arasındaki farkın geri- lime karşı grafiğe geçirilmesiyle elde edilen eğri pik şeklindedir (talay Pınar, 2013). bu yöntemin iki temel avantajı vardır. ilk olarak yaklaşık 0.05 v’luk pik potansiyeli far- kına sahip olan maddelerin bile pik maksimumları elde edilebilmektedir. Yani her bir ana- litin piklerinin birbirinden kolayca ayırt edilebilmesini ve tek bir voltamogramda birden fazla elektroa-7ktif -m8 addenin tespit edilmesini sağlar. ikinci olarak ise bu yöntemin duyar- lılık sınırı 10 -10 m dolayındadır ve bu da duyarlılığın Dv’ye oranla daha yüksek olduğu anlamına gelir. bunun nedeni ise ölçümün faradayik akımın en yüksek, kapasitif akımın en düşük olduğu anda yapılmasından kaynaklanır (talay Pınar, 2013; Öztürk ve Çelik, 2017). 9 Fatma AĞIN 2.1.3.3. Kare Dalga Voltametri Kare dalga voltametri (KDv), diğer voltametrik yöntemlere göre birçok avantaja sa- hiptir. bunun başında duyarlılığı yüksek bir puls yöntemi olması gelir. aynı zamanda vol- tamogramın tamamı 10 ms’den daha kısa sürede elde edilir. bu veri de ayrıca bu yöntemin hızlı olduğunu da gösterir. Son yıllarda pahalı ve uzun süren analizlere neden olan kroma- Barker, Osteryoung Kalousek tografik yöntemlere alternatif bir yöntemdir (Skoog vd., 2013). Obsut eyröynoutenmgde pulslar farklı şekillerde uygulanabilir. ve teknikleri sıklıkla kullanılan teknikler arasında sayılabilir. en çok kullanılan KDv tekniği ise voltametrisidir. bu teknik uygulanan puls periyodunun, yarı puls yüksek- liğinin ve uygulanan her puls sonunda gerilimin artması gibi özellikler bakımından diğer 2te.k1n.4ik. lSeırydıernm faar Yklöılnıkt egmöslteerriir (talay Pınar, 2013). Sıyırma yöntemleri, başlangıç basamağı ortak ve kendine özgü olan birçok elektro- kimyasal yöntemi içerir. bu işlemlerin hepsinde analit, genellikle karıştırılan bir çözeltide öncelikle bir çalışma elektrotunda biriktirilir. Hassas ölçülen süre sonunda elektroliz ve karıştırma durdurulur. biriken analit başka bir voltametrik yöntem ile tayin edilir. analitin çalışma elektrotu yüzeyinden çözülmesi veya sıyrılması analizin ikinci basamağında ger- çekleştirilir. bu yüzden bu yöntemlere sıyırma yöntemleri denir. Sıyırma yöntemleri, eser element tayininde kayda değer yer tutar. Çünkü eser mik- tardaki bir analit önderiştirme basamağı sa-6yesind-9e uygun bir doğrulukla tayin edilebilir. böylelikle bu kolay ve hızlı yöntemlerle 10 – 10 m aralıktaki çözeltilerin analizi müm- kün olur (Skoog vd., 2013). Sıyırma voltametrisinde önemli olan, madde elektrot yüzeyinde biriktirilirken uygu- lanacak potansiyelin hangi yönde taranması gerektiğidir. Sıyırma anotta gerçekleştirile- cekse potansiyel anodik, katotta gerçekleştirilecekse katodik yönde taranır (Kaya, 2014). Sıyırma voltametrisi, anodik sıyırma voltametrisi (aSv), katodik sıyırma voltametrisi (KSv) ve adsorptif sıyırma voltametrisi (adSv) olarak üç gruba ayrılır (Kırkıncı, 2016). anodik sıyırma voltametrisinde çalışma elektrotu biriktirme basamağı sırasında katot olarak, analitin ilk haline yükseltgendiği sıyırma basamağındaysa anot olarak davranır. Katodik sıyırma voltametrisinde ise çalışma elektrotu biriktirme basamağında anot, sıyır- ma basamağındaysa katot gibi davranır. adSv ise anodik ve katodik sıyırma voltametri- lerine çok benzerdir. adSv yönteminde çalışma elektrotu, analitin karıştırılan çözeltisine birkaç dakika süreyle batırılır. Sonrasında elektrot yüzeyinde analitin birikimi elektrolitik olarak değil de fiziksel adsorpsiyonla oluşur. Yeterli analit biriktirildikten sonra karıştır- ma durdurulur. biriken madde doğrusal taramalı veya puls voltametri metodlarıyla tayin edilir. adSv, oldukça düşük derişimlerdeki çeşitli organik olmayan katyonların tayinlerin- 2de.2 d.e P kaurllkaninılmsoankt aHdaırs (tSakloığogı vd., 2013). Parkinsonizm, klinik bir sendrom olarak tremor, rijidite, brakinezi, akinezi ve postü- ral anormallikler gibi belirtiler ile karakterizedir. Parkinson hastalığı (PH) yavaş ilerleyi- ci nörodejeneratif bir beyin hastalığıdır. Hareket bozukluğu grubu hastalıkları arasında esansiyel tremordan sonra en sık görülen hastalıktır. Parkinson, ortalama 50-60 yaşlarda başlayıp, yaklaşık 10-20 yıllık bir zaman diliminde progresif olarak ilerlemektedir (Çak- mur, 2010). Normal olarak insan beyninde belli bölgelerde dopamin üreten nöronlar vardır. bu hücreler beynin substantia nigra olarak adlandırılan yerde yoğunlaşmış halde bulunurlar. Dopamin, substantia nigra ile vücut hareketlerini kontrol eden ve diğer beyin bölgeleri arasında mesajlar ileten bir nörotransmitterdir (urL-3, 2018). 10 FEN BİLİMLERİ VE MATEMATİK ALANINDA ARAŞTIRMA VE DEĞERLENDİRMELER 2.2.1. Parkinson Hastalığının Tanı ve Tedavisi Dopamin üreten hücrelerin %60 ila %80’i kayba uğradığında yeterli miktarda dopa- min üretilemez ve Parkinson hastalığının motor belirtileri ortaya çıkar. bu belirtiler sinsi bir şekilde başlar ve yıllar içinde giderek ağırlaşır. bu dönem zarfında halsizlik, kişilik değişiklikleri bunun yanı sıra motor belirtiler dediğimiz yazma zorluğu, inkoordinasyon, güçsüzlük hissi de oluşur. Hastalığın 4 temel belirtisi olarak; I. Tremor II. bradikinezi olarak adlandırılan hareketlerde yavaşlama III. rijidite Iv. Posturalinstabilite ve yürüme güçlüğü sayılabilir. Hastalığın ana başlangıcı ise %50 oranında tremor belirtisi şeklindedir. Hastalarda zamanla cilt yağlanması ve bunama da görülebilir. belirtilerin şiddeti hastadan hastaya değişmektedir (urL-3, 2018; Çakmur, 2010). Parkinson hastalığının klinik tanısı, hastanın anamnezinin değerlendirilmesi ve nöro- lojik muayene yapılarak konulur. tanıyı destekleyen veya kesinleştiren herhangi bir labo- ratuar veya radyoloji yöntemi bulunmamaktadır (Schulte vd., 2002). Hastayı aktif, bağımsız ve kendi başına işini yapabilen hale gelmesini sağlamak bu has- talığın tedavisinin temel amacıdır. PH tedavi yaklaşımlarını dört ana başlıkta toplamak mümkündür. • Semptomatik tedavi - Farmakolojik tedavi - Cerrahi yöntemler • Nöroprotektif tedavi - Primer: Oluşumunu önleme - Sekonder: Hastalığın ilerlemesinin durdurulması • Kullanılan ilaçlara bağlı ortaya çıkan komplikasyonların önlenmesi • restoratif yaklaşım Parkinson hastalığında semptomlar motor ve otonomik olmak üzere ikiye ayrılır. Do- pamin eksikliğine bağlı semptomlarda tedavi olarak dopamin replasman tedavisi uygula- nır. Non-dopaminerjik ilaçlar, motor semptomlara yönelik yeni tedavi seçenekleri içinde yeni yaklaşım imkânları sunmaktadır. motor olmayan semptomların tedavisinde ise doğal 2ol.a2r.a2k. Annonti-pdaoprkaminisnoenrj iİkl aeçtklailri ilaçlar kullanılmaktadır (erer ve zarifoğlu, 2008). Günümüzde farmakolojik tedavide antiparkinson ilaç olarak dopamin etkinliğini ar- tıran ilaçlar ve santral etkili antikolinerjik ilaçlar kullanılmaktadır. Santral etkili antiko- linerjik ilaçlar PH’nın semptomatik tedavisinde ilk seçenektir ve kullanımı halen sürdü- rülen ilaçlardır. tremor üzerine çok etkilidirler. biperiden, bornaprin, triheksifenidil gibi ilaçlar PH tedavisinde kullanılan antikolinerjiklerden bazılarıdır (erer ve zarifoğlu, 2008; urL-4, 2018). Dopamin etkinliğini artıran ilaç gruplarının başında ise dopamin prekürsörü olan le- vodopa gelmektedir. Levodopa, PH tedavisinde halen en güvenilir ve en etkili ilaç olma özelliğini sürdürmektedir. bunun yanında periferik dekarboksilaz inhibitörleri (Karbido- pa, benserazid), monoaminoksidaz-b (maO-b) inhibitörleri (selejilin, rasajilin), katekola- min-O- metil transferaz (KOmt) inhibitörleri (tolkapon, entakapon), dopamin agonistleri gibi gruplar ve amantadin etken maddesi dopaminerjik etkinliği artırıcı ilaç olarak kulla- nılmaktadır (urL-4, 2018; Cacabelos, 2017).