Kolesterol baskılanmış eş-boyutlu Poli(GMA-MAT) mikroküre-poli(HEMA) kriyojel kompozit sistemlerinin hazırlanması
Prepartion of cholesterol imprinted monosize poly(GMA-MAT) microbead-poly(HEMA) cryogel composite systems
Yazar: KIVILCIM ÇAKTÜ
Danışman: DOÇ. DR. HANDAN YAVUZ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Biyokimya = Biochemistry

Özet:
Steroidler canlı organizma için çok önemli bileşiklerdir. Steroidlerin MIP'de kalıp olarak kullanıldığı çalışmalar literatürde mevcuttur. Steroidlerin birçoğu yapısal olarak benzer özellikte, farklı dizilimlerde farklı fonksiyonel gruplara sahip olduklarından özel bir steroidin MIP'de kalıp olarak kullanılması moleküler tanıma işlemlerinde bu fonksiyonel grupların önemi ile ilgili bilgi edinilmesini sağlayabilir. Seçimli olarak testosteron ve kolesterole bağlanan MIP'lerin sentezlenmesi ile ilgili çalışmalar mevcuttur.Son zamanlarda biyolojik moleküllerin saflaştırılması/uzaklaştırılması için süpermakrogözenekli monolitik kolonların kromatografi ortamı olarak hazırlanmasına yönelik çalışmalar literatüre girmiştir. Süpermakrogözenekli monolitik kolonlar kısmen donmuş ortamda radikalik polimerizasyon ile hazırlanmaktadır. Makrogözenekli monolitik hidrojeller geniş gözenekli yapıları sayesinde düşük basınç düşmesine neden olmakta ve yüksek viskoziteye sahip ortamlarda çalışma problemini ortadan kaldırmaktadır. Bütün bu avantajlarına karşın jel matriksinde geniş gözeneklerin varlığı nedeniyle kriyojellerin adsorpsiyon kapasitesi düşüktür. Biyoayırma işlemlerinde süpermakrogözenekli kriyojelin bağlama kapasitesini artırmak büyük öneme sahiptir. Bu amaçla süpermakrogözenekli sürekli kriyojel kolona nano-mikro, manyetik veya manyetik olmayan partiküllerin gömülmesi etkili yaklaşımlardan birisidir.Bu tezde, kolesterolün spesifik adsorpsiyonu için kolesterol baskılanmış polimerik adsorbentler hazırlanmıştır. Kolesterol baskılanmış Poli(GMA-MAT) mikroküreler dispersiyon polimerizasyonu yöntemiyle elde edilmiştir. Elde edilen kolesterol baskılanmış mikroküreler makrogözenekli PHEMA kriyojel yapıların içine gömülerek yüksek akış yolu özellikleriyle seçici kompozit adsorbentler hazırlanmıştır. Kolesterol baskılanmış mikroküreler ve kompozit sistem elementel analiz, FTIR, şişme deneyi, yüzey alanı ölçümü, NMR ve SEM ile karakterize edilmiştir. Poli(GMA-MAT) mikroküre yapısına katılan MAT miktarı elementel analiz yöntemiyle 97 ? mol/g polimer olarak belirlenmiştir. Hazırlanan kompozit sistemin yüzey alanı 72.7 m2/g olarak bulunmuştur. Kolesterol baskılanmış (MIP) ve baskılanmamış (NIP) poli(GMA-MAT) partikülleri içeren kompozitlerin şişme değerleri sırası ile %86.0 ve %84.2'dir. Adsorpsiyon deneyleri sürekli sistemde gerçekleştirilmiştir. Adsorpsiyon ortamı olarak yapay intestinal çözelti kullanılmıştır. MIP poli(GMA-MAT)/PHEMA kompozit sistemin kolesterol adsorpsiyon miktarı 42.7 mg/g'dır. NIP poli(GMA-MAT)/PHEMA kompozitin kolesterol adsorplama miktarı ise 3.0 mg/g olarak gerçekleşmiştir. Seçicilik deneyleri için yarışmacı ajan olarak estradiol ve stigmasterol kullanılmıştır. MIP kompozit sistemin, estradiol ve stigmasterole göre kolesterol için sırasıyla 24.07 ve 8.60 kat seçici olduğu gösterilmiştir. Adsorbentin tekrar kullanılabilirliğini incelemek üzere aynı kolon yirmi kez adsorpsiyon-desorpsiyon döngüsünde kullanılmış ve kolesterol adsorpsiyon kapasitelerinde önemli bir azalma olmadığı gözlenmiştir.

Abstract:
Since the great importance of steroids to living organisms, there have been a few examples of their use as templates in molecular imprinting. As many steroids possess similar structures and different functional groups in different arrangements, using a specific steroid as a template to synthesize MIPs can help to investigate the roles of these functional groups in the recognition process. MIPs selectively binding to testosterone and cholesterol have been synthesized.Cryogels are a very good alternative for protein purification/separation with many advantages, such as large pores, short diffusion path, low pressure drop and very short residence time for both adsorption and elution. Cryogels are also cheap materials and they can be used as disposable avoiding cross-contamination between batches. They can be used as a monolithic form as well as in a membrane form to combine the advantage of membrane chromatography, in terms of high flow rates and high productivity. Short diffusional distances allow optimal utilization of the immobilized ligand on the pore walls. The disadvantage of the cryogel membranes, on the other hand, is their low surface area and thus low adsorption capacity. Particle loaded matrices aim to combine the advantages of both small particles and convective media without bringing along the disadvantages of a high pressure drop and low capacity.In this thesis, molecularly imprinted polymeric adsorbents were prepared for the specific adsorption of cholesterol. Cholesterol imprinted poly(GMA-MAT) microbeads were synthesized by dispersion polymerization. The cholesterol imprinted microbeads were then embedded into the PHEMA cryogels to obtain composite adsorbents with the excellent flow properties and high surface area. Cholesterol imprinted beads and composite adsorbent were characterized by elemental analysis, FTIR, swelling test, surface area measurement, NMR and SEM. MAT incorporation into the poly(GMA-MAT) structure was found as 97 ? mol/g polymer by elemental analysis. The surface area of the composite adsorbent was 72.7 m2/g. Swelling ratio of cholesterol imprinted (MIP) and non-imprinted (NIP) poly(GMA-MAT) containing composites was 86% and 84.2%, respectively. Adsorpsiton experiments were carried out in continuous system. Adsorption media was intestinal mimicking solution. Cholesterol adsorption amount of MIP composite was 42.7 mg/g, while it was 3.0 mg/g for NIP composites. Estradiol and stigmasterol was chosen as competitive agents for selectivity experiments. MIP composite adsorbents bound cholesterol 24.07 and 8.60 times more selectively with respect to estradiol and stigmasterol, respectively. In order to show the reusability of the adsorbents, adsorpsiton-desorption experiments were repeated twenty times with the same adsorbent and no significant loss in the adsorption capacity was observed.