Laktoperoksidazın immobilizasyonu için Nişasta@metal oksit biyonanofilmlerinin sentezi, karakterizasyonu ve laktoperoksidaz immobilize Nişasta@metal oksit biyonanofilmlerinin  antibakteriyal potansiyelinin araştırılması
Synthesis and characterization of Starch@metal oxide bionanofilms for immobilization of lactoperoxidase and investigation of the antibacterial potential of lactoperoxidase immobilized Starch@metal oxide bionanofilms
Yazar: SONGÜL BAYRAK
Danışman: PROF. DR. HASAN ÖZDEMİR
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyokimya = Biochemistry

Özet:
Amaç: Laktoperoksidaz (LPO), antibakteriyel, antiviral, antioksidan ve antitümör ajan olarak işlev gören bir peroksidaz enzimidir. LPO'nun stabilizasyonunun sağlanması endüstriyel uygulamalarda oldukça önemlidir. LPO'nun kararlılığını ve  antimikrobiyal aktivitesini artırmak için kolay ve etkili bir yöntem geliştirmek amaçlandı. Bu nedenle, bu çalışmada, Nişasta, Nişasta@MgO, Nişasta@ZnO, Nişasta@CuO filmleri hazırlanarak, bu filmler üzerine LPO enziminin immobilizasyonu gerçekleştirildi. 
Yöntem: ZnO ve CuO NP'ü çöktürme yöntemi ile sentezlenirken MgO NP'ü Taguchi yöntemi ile sentezlendi ve daha sonra nişasta filmleri hazırlandı. Hazırlanan filmlere afinite kromatografisi ile saflaştırılan LPO enzimi tutuklama ve yüzey adsorbsiyonu olmak üzere iki farklı yöntemle immobilize edildi. Elde edilen Nişasta@(CuO, MgO, ZnO) Nişasta@(CuO, MgO, ZnO)/LPO filmlerin yüzey kimyasal yapı analizi, morfolojik incelemeleri ve kristal yapı analizlerini karakterize etmek için XRD, F-TIR ve SEM cihazları kullanıldı. Ayrıca hazırlanan filmlerin optimum pH, optimum sıcaklık ve termal kararlılığı, yeniden kullanılabilirliği ve depolama kararlılığı belirlendi. Son olarak filmlerin antibakteriyal etkisi incelenerek potansiyel olarak kullanılabilirliği belirlendi. 
Sonuç: Laktoperoksidaz (LPO) enziminin Nişasta ve Nişasta@ (CuO, MgO, ZnO) filmlerine immobilizasyonu, Fourier dönüşümü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR), X-ışını difraksiyonu (XRD) ve alan emisyonlu taramalı elektron mikroskobu (FE-SEM) kullanılarak doğrulandı. İmmobilize edilen LPO'nun optimum sıcaklığı, pH 6'da serbest LPO'ya göre yaklaşık 20 °C artarak 60 °C olarak gözlemlendi.
Filmlere immobilize edilen LPO, 4°C ve 25 °C'de 21 gün boyunca aktivitesini korurken, serbest enzim bu süre içerisinde ilk aktivitesinin %95'ini kaybetttiği gözlemlendi. Ayrıca, filmlere immobilize edilen LPO'nun 60 °C'de 60 dakika sonra başlangıç aktivitesini, yaklaşık %16,5-%19 arasında koruduğu belirlenirken, serbest enzimin 5 dakika sonra aktivitesini kaybettiği gözlenmlendi. Immobilize edilen LPO'nun, aktivite kaybı olmaksızın tekrar tekrar kullanılabilir özellikte olduğu gösterildi. Hazırlanan filmlere LPO enzimi immobilize edildikten sonra antibakteriyel etkisi gözlemlendi ve bu sentezlenen filmler arasında Nişasta@ZnO/LPO filminin en etkili antibakteriyel özellik gösterdiği belirlendi. 
Nİsan 2024, 98 Sayfa
Anahtar Kelimeler: Laktoperoksidaz (LPO), İmmobilizasyon, Nişasta, Nanopartikül (NP), Antibakteriyel

Abstract:
Purpose Lactoperoxidase (LPO) is a peroxidase enzyme that is a natural antibacterial, antiviral, antioxidant, and antitumor agent. The stabilization of LPO is a key factor in its industrial applications. Therefore, in this study, we aimed to develop an easy and effective method to increase the stability and antimicrobial activity of LPO by using the immobilization of LPO enzyme on the prepared Starch, Starch@MgO, Starch@ZnO, Starch@CuO films.
Method: While ZnO and CuO NPs were synthesized by the precipitation method, MgO NPs were synthesized by the Taguchi method, and starch films were prepared. LPO enzyme was immobilized in the prepared films by two different methods: entrapment and surface adsorption. XRD, F-TIR, and SEM were used to characterize the surface chemical structure analysis, morphological examinations, and crystal structure analyses of the obtained Starch@(CuO, MgO, ZnO) Starch@(CuO, MgO, ZnO)/LPO films. In addition, the optimum pH, optimum temperature and thermal stability, reusability, and storage stability of the prepared films were determined. Finally, the antibacterial effect of the films was examined and their potential usability was determined.
Results: Successful immobilization of Lactoperoxidase (LPO) enzyme to Starch and Starch@(CuO, MgO, ZnO) films were analyzed by Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR), X-ray diffraction (XRD), and field emission scanning electron microscopy (SEM) was verified using. The optimal temperature for the immobilized LPO was identified at 60 °C, exhibiting an elevation of approximately 20 °C under pH 6 conditions.
While the enzyme immobilized on the films maintained its absolute activity for 21 days at 4°C and 25°C, the native enzyme lost 95% of its initial activity. Additionally, it was determined that the LPO immobilized on the films retained its initial activity, approximately 16.5%-19%, after 60 minutes at 60 °C, while the free enzyme lost its activity after 5 minutes. The immobilized enzyme can be used repeatedly without loss of activity.
In this study, an antibacterial effect was observed after immobilizing the LPO enzyme in the prepared films. Among these films, the Starch@ZnO/LPO film exhibited the highest antibacterial properties.
April 2024, 98 pages
Keywords: Lactoperoxidase (LPO), Immobilization, Starch, Nanoparticle (NP), Antibacterial