Uyarı-cevap organik-inorganik melez mikroyapıların hazırlanması, karakterizasyonu ve biyokimyasal uygulamaları
Preparation, characterization and biochemical applications of stimuli responsive organic-inorganic hybrid microstructure
Yazar: MERVE TÜRK
Danışman: PROF. DR. NALAN ÖZDEMİR
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Histidin = Histidine ; Organik materyaller = Organic materials ; Poliakrilik asit = Polyacrilic acid ; Protein saflaştırma = Protein purification ; İnorganik maddeler = Inorganic substances

Özet:
Bu tez çalışmasında; organik kısım olarak poliakrilik asit, N-izopropil akrilamid ve histidin, inorganik kısım olarak Cu(II) iyonları kullanılarak çiçek şekilli poliakrilik asit-Cu(II), N-izopropil akrilamid-Cu(II) ve histidin-Cu(II) hibrit malzemeleri tampon çözelti (pH 5-9) içerisinde sentezlendi. Sentezlenen hibrit malzemelerin morfolojileri SEM, elemental bileşimleri EDX, kristal yapıları XRD, kimyasal yapıları FT-IR, çap değişimleri invert mikroskop, toplam gözenek hacimleri BET ve izoelektrik noktala analizleri ile karakterize edildi. pH 6-9 aralığında sentezlenen hibrit malzemelerin küresel çiçek formunda, gözenekli ve geniş yüzey alanına sahip olduğu görüldü. Sentezlenen hibrit malzemelerin hemoglobinin saflaştırılmasında kullanılabilirliği araştırıldı. Bu amaçla adsorpsiyon kapasitelerine pH (pH 4-9), başlangıç hemoglobin derişimi (0-2 mg/mL), NaCl derişimi (0-1 M), sıcaklık (4, 22, 35 oC) ve süre (1-24 saat) parametrelerinin etkisi incelendi. Optimum deney şartları hibrit malzemler için pH 7 fosfat tampon çözeltisi içerisinde, 1 mg/mL hemoglobin derişimi, 35 °C, 22 saat adsorpsiyon süresi olarak belirlendi. Adsorpsiyon çalışmalarının Langmuir izotermi ile uyumlu olduğu görüldü. 1 M NaCl içeren pH 5 asetik asit tampon çözeltisi içerisinde desorpsiyonları çalışmaları yapıldı Tekrar kullanılabilirlikleri beş döngü boyunca incelendi. Üçüncü döngüden sonra adsorpsiyon kapasitelerinin genellikle % 60 oranında azaldığı gözlendi. Elde edilen sonuçlara göre; sentezlenen hibrit malzemelerin pH ve sıcaklık duyarlı, kolay sentezlenebilir ve düşük maliyetli olduğu, hemoglobin proteinin saflaştırılmasında kullanılabilecek potansiyele sahip olduğu görüldü.

Anahtar Kelimeler: Organik-inorganik hibrit malzemler, uyarı cevap polimerleri, poliakrilik asit, N-izopropil akrilamid, histidin, protein saflaştırılması

Abstract:
In this study; Flower-shaped polyacrylic acid-Cu(II), N-isopropyl acrylamide-Cu(II) and histidine-Cu(II) hybrid materials using polyacrylic acid, N-isopropyl acrylamide and histidine as the organic part and Cu(II) ions as the inorganic part synthesized in buffer solution (pH 5-9). The morphology of the synthesized hybrid materials were characterized by SEM, elemental compositions by EDX, crystal structures by XRD, chemical structures by FT-IR, diameter changes by invert microscope, total pore volumes by BET and isoelectric point analysis. It was observed that the hybrid materials synthesized in the pH range of 6-9 were in the form of spherical flowers, porous and had a large surface area. The usability of the synthesized hybrid materials in the purification of hemoglobin was investigated. For this purpose, their adsorption capacities are pH (pH 4-9), initial hemoglobin concentration (0-2 mg/mL), NaCl concentration (0-1 M), temperature (4, 22, 35 °C) and time (1-24 hours). ) parameters were examined. Optimum experimental conditions were determined as 1 mg/mL hemoglobin concentration, 35 °C, 22 hours adsorption time in pH 7 phosphate buffer solution for hybrid materials. Adsorption studies were found to be compatible with Langmuir isotherm. Desorption studies were performed in pH 5 acetic acid buffer solution containing 1 M NaCl. Their reusability was examined over five cycles. After the third cycle, it was observed that the adsorption capacities generally decreased by 60%. According to the results obtained; It was seen that the synthesized hybrid materials were pH and temperature sensitive, easily synthesized and low cost, and had the potential to be used in the purification of hemoglobin protein.

Keywords: Organic-inorganic hybrid materials, stimulus response polymers, poly acrylic acid, N-isopropyl acrylamide, histidine, protein purification