Polianyonların human serum albumin ile etkileşim mekanizmasının araştırılması
Research of interaction mechanism between human serum albumin and polyanions
Yazar: YUNUS SARIÇAY
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ZEYNEP AKDESTE
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Yağ asidi, amino asit, biliburin gibi metaboliklere ve Cu2+- Zn2+ gibi metal içeren birçok etkin maddeye karşı yüksek ilgi gösteren HSA, araştırmacılar tarafından ilaç salınım sistemlerinde spesifik hedeflere taşıyıcı olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada HSA'nın polianyonlar ile etkileşim mekanizması araştırılarak tıp, eczacılık ve temel bilim çalışmaları için mühendislik yaklaşımı geliştirilmiş ve etkileşimin fiziko-kimyasal yapısı HPLC, dört detektörlü GPC, dinamik ve elektroforetik ışık saçılması ve flüoresans yöntemleri kullanılarak açığa çıkarılmıştır. Protein-polianyon etkileşimlerinde baskın kuvvet elektrostatik etkileşim olup, hidrofobik etkilerin ve hidrojen bağlarının katkısının da olduğu düşünülmektedir. Sulu çözeltilerde polianyon ile protein arasındaki etkileşimler; pH, iyonik şiddet ve nHSA/nPAA miktarına bağlıdır. Kompleks oluşumunun ve sistemdeki faz geçişlerinin, çözeltilerin pH'ına ve bileşenlerin oranına bağlı olduğu, poliakrilik asit (PAA) ve human serum albumin (HSA), CPAA=1mg/mL için farklı pH değerlerine (pH=4,0-7,0) ve nprotein/npolimer oranlarına (nHSA/nPAA=0,1-10) bağlı olarak, suda çözünebilen ve çözünemeyen polimer-protein kompleksleri oluşturduğu gösterilmiştir. pH (7,0-6,0) > pIHSA (4,9) koşulunda, HSA-PAA komplekslerinin kararlılığı ihmal edilebilecek kadar zayıf olup, polielektrolit komplekslerinin oluşumu ve serbest bileşenlerin varlığı ilk kez pH 5,0 değerinde gözlenmeye başlanmıştır. pH5,0'da polikompleks parçacıklarının sulu çözeltilerinin molekül ağırlığı(Mw, Mn), molekül ağırlığı dağılımı, Mark-Houwink (a), bağlanma (k) ve doyma (?m?) sabitleri gibi moleküler özelliklerinin ve yapısal değişikliklerin nHSA/nPAA oranına bağlılığı araştırtmıştır. pH < pI durumunda kararlı polikompleks oluşumları artmış ve suda çözünemeyen HSA-PAA komplekslerinin varlığı pH 4,0 değerinde gözlenmiştir. Ayrıca, CPAA=0,1mg/mL için pH4,0 ve pH4,5'de türbidimetrik titrasyon yöntemi kullanılarak, suda çözünmeyen interpolimer kompleksinin oluşumunun ve suda çözünür hale geçişin pH değişiminden etkilenme mekanizması aydınlatılmıştır.Anahtar kelimeler: HPLC, dört detektörlü GPC, dinamik ışık saçılması, elektroforetik ışık saçılması, poliakrilik asit, human serum albumin, protein-polielektrolit kompleksi.

Abstract:
HSA that has a affinity to a very wide range materials, including metals such as Cu and Zn, fatty acid, amino acid, metabolites such as bilirubin is used for drug delivery systems as a carrier to specific targets by a lot of researcher. In this thesis, interaction mechanism between HSA and PAA which is a polyanion is investigated and approach in bioengineering is improved for medicine, pharmacy, fundamental science and physico-chemical character of interaction is researched by using HPLC, GPC with quadruple dedector systems, 2+2+dynamic and electrophoretic light scattering and fluorescence techniques. Electrostatic interactions are the main forces in PPC formations; however, hydrophobic effects and hydrogen bondings are also possible. The interactions of polyelectrolytes (PE) with proteins in aqueous solutions is found to be pH, ionic strength and nHSA/nPAA ratio dependent. It was shown that the complex formation and the phase state of the systems depends on pH of the solution and ratio of components. For CPAA=1 mg/mL, Polyacrylic acid (PAA) and human serum albumine (HSA) form polymer-protein complexes which are water soluble or insoluble depending on pH values (pH=4.0-7.0) and protein/polymer ratios (nHSA/nPAA=0.1-10). The stability of PAA-HSA complexes at pH > pI is negligible weak (pH 7.0 and pH6,0), at the same time decreasing of pH (pH < pI) results with increasing of the stability of polycomplex particles and n/n dependencies of HSAPAAphysicochemical and conformational properties of of aqueous solutions of polycomplex particles at pH5,0 such as molecular properties and structural parameters (molecular weights (M, M), molecularweight distribution, radius of gyration (R), the Mark-Houwink equation constants (a), strenght of adsorption(k), saturated molar binding coefficient wnh(?m?)) is investigated. In addition, for CPAA=0,1 mg/mL pH effect to phase transition of policomplex particle at pH4,0 and pH4,5 is clarified using turbidimetric titration method.Key words: HPLC, GPC with quadruple dedector system, dynamic light scattering, electrophoretic light scattering, poly(acrylic acid), human serum albumin, protein-polyelectrolyte complex.