Fe3O4@SiO2@APTES destekli horseradish peroksidaz (HRP) enzim katalizörünün üretimi ve hidroksitirozolün oksidatif polimerizasyon sentez aktivitelerinin belirlenmesi
Production of Fe3O4@SiO2@APTES supported horseradish peroksidaz (HRP) enzyme catalyst and determination of the oxidative polymerization synthesis activities of hydroxytyrosol
Yazar: GÜLŞAH AKTAŞ
Danışman: PROF. DR. FATİH SEVİM
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Amaç: Enzim katalizör kullanımı son yıllarda tercih edilen bir yöntemdir fakat reaksiyon sonunda katalizörün geri kazanımı mümkün olmadığı için yüksek maliyete sebebiyet verir. Bu çalışmada Fe3O4@SiO2@APTES@GA@HRP katalizörünün sentezlenmesi ile katalizörün geri kazanımı ve katalizörün Hidroksitirozolün polimerizasyonunda kullanılması ve polimerizasyon için optimum çalışma koşullarının belirlenmesi amaçlanmaktadır.
Yöntem: İlk olarak, Fe3O4 nanoparçacıkları solvotermal yöntemi kullanılarak sentezlendi. Daha sonra Fe3O4 nanoparçacıklarının yüzeyi SiO2 ile stöber yöntemi kullanılarak kaplandı ve Fe3O4@SiO2 nanoparçacıkları sentezlendi. Silika kaplı Fe3O4 nanoparçacıklarını amin gruplarıyla işlevselleştirmek için 3-aminopropiltrietoksisilan kullanıldı. Horseradish peroksidazı (HRP) amin gruplarına immobilize etmek için önce enzim ve amin grupları arasında azometin bağları oluşturması için çapraz bağlama yöntemiyle gluteraldehid kullanıldı ve son olarak HRP taşıyıcı yüzeyine immobilize edildi. Böylece enzim katalizör elde edildi. Sentezlenen bu katalizör enzimatik oksidatif polimerizasyon yöntemi ile hidroksitirozolün polimerleştirilmesinde kullanıldı.
Bulgular: Sentezlenen katalizöre SEM-EDS, FT-IR analizleri yapıldı ve sonuçlar literatürle karşılaştırıldı. Polimere SEM-EDS, FT-IR, Q-TOF, 1H-NMR ve ZETA-SIZER analizleri yapıldı ve sonuçlar literatürle karşılaştırıldı.
Sonuç: Hidroksitirozolün polimerizasyonu başarıyla sentezlenmiş, polimerizasyon işlemi 25℃'de pH=5 olacak şekilde sulu asetat tamponu içinde gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizler sonucunda enzim katalizörünün başarıyla sentezlendiği görülmektedir. Sentezlenen katalizör 10 kez kullanılmış ve polimerizasyon işlemi %73 verimle gerçekleşmiştir. Poli (HTX)'in molekül ağırlığı 30000 g/mol olarak bulunmuştur.

Abstract:
Purpose: The use of enzyme catalysts has been a preferred method in recent years, but it causes high costs because it is not possible to recover the catalyst at the end of the reaction. In this study, it is aimed to synthesize the Fe3O4@SiO2@APTES@GA@HRP catalyst, to recover the catalyst, to use the catalyst in the polymerization of Hydroxytyrosol and to determine the optimum working conditions for polymerization.
Method: First, Fe3O4 nanoparticles were synthesized using the solvothermal method. Then, the surface of Fe3O4 nanoparticles was coated with SiO2 using the Stöber method and Fe3O4@SiO2 nanoparticles were synthesized. 3-aminopropyltriethoxysilane was used to functionalize silica-coated Fe3O4 nanoparticles with amine groups. To immobilize the amine moiety of horseradish peroxidase (HRP), first glutaraldehyde was used by cross-linking method to for azomethine bonds between the enzyme and amino groups, and finally it was immobilized on the HRP carrier surface. Thus, the enzyme catalyst was obtained. This synthesized catalyst was used in the polymerization of hydroxytyrosol by the enzymatic oxidative polymerization method.
Findings: SEM-EDS, FTIR analysis were performed on the synthesized catalyst and the results were compared with the literature. SEM-EDS, FT-IR, Q-TOF, 1H-NMR and ZETASIZER analysis were performed on the polymer and the results were compared with the literature.
Results: The polymerization of hydroxytyrosol was successfully synthesized, and the polymerization process was carried out in aqueous acetate buffer at 25℃ with pH = 5. As a result of the analyses, it is seen that the enzyme catalyst was successfully synthesized. The synthesized catalyst was used 10 times and the polymerization process was achieved with 73% efficiency. The molecular weight of poly (HTX) was found to be 30000 g/mol.