Yüzey baskılama yöntemiyle seçici adsorbentlerin hazırlanması, karakterizasyonu ve kromatografik uygulamaları
Synthesis and characterization of specific adsorbents via surface imprinting approach and their chromatographic applications
Yazar: KADİR EROL
Danışman: DOÇ. DR. LOKMAN UZUN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Kimya = Chemistry

Özet:
Yüzey baskılanmış polimerler, günümüzde çok çeşitli alanlarda kendine yer bulan sentetik adsorbentler olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu çalışmada, Cu(II) iyonunun ve model proteinin (lizozim), sulu çözeltilerden Cu(II) ve lizozim yüzey baskılanmış poli(HEMA-GMA) kriyojeller ile adsorpsiyonu kesikli sistem ile araştırılmıştır. Polimerik yapıda ligand olarak polietilenimin (PEI) molekülü kullanılmıştır. Cu(II) iyonunun yapıya bağlanması elektrostatik etkileşimler vasıtasıyla gerçekleştirilmiş olup yapıya bağlanan Cu(II) iyonları sayesinde lizozim proteininin adsorpsiyonu sağlanmıştır. Hazırlanan poli(HEMA-GMA) kriyojeller; Fourier dönüşümlü infrared spektroskopisi (FTIR), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve bilgisayarlı mikrotomografi (μCT) ile karakterize edilmiştir.    Adsorpsiyondan önceki ve sonraki Cu(II) iyonlarının miktarı atomik absorpsiyon spektrometresi (AAS) ile lizozim iyonlarının miktarı ise UV-görünür spektrofotometresi ile ölçülmüştür. Hem Cu(II) iyonu hem de lizozimin adsorpsiyon kapasitelerine pH'ın, temas süresinin, başlangıç derişiminin, sıcaklığın ve iyonik şiddetin etkisi kesikli sistemde incelenmiştir. Belirlenen optimum koşullar altında Cu(II) iyonu için en yüksek adsorpsiyon kapasitesi 2540.0 μg/g polimer, lizozim için ise 10270.0 μg/g polimer olarak hesaplanmıştır.  Cu(II) baskılanmış yapının Cu(II) iyonuna karşı seçicilik katsayısı; Co(II), Ni(II), Cd(II) ve Pb(II) iyonları karşı, yarışmasız ve yarışmalı ortamlarda oldukça yüksek bulunmuştur. Yine aynı şekilde lizozim baskılanmış polimerin lizozime karşı seçici olduğu, sitokrom c ve sığır serum albumini (BSA) proteinlerine karşı tespit edilmiştir. Ayrıca Cu(II) ve lizozim baskılanmış kriyojellerin Cu(II) ve lizozim baskılanmamış kriyojellere karşı bağıl seçicilik katsayıları da hesaplanmıştır. Cu(II) ve lizozim için matematiksel modellemeler uygulanmış olup her ikisi için de Langmuir adsopsiyon modelinin uygun olduğu tespit edilmiş ve adsorpsiyon kinetiklerinin yalancı-ikinci derece modele uygun olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
Today, surface imprinted polymers emerge as synthetic adsorbents with application in several areas. In this study, adsorptions of Cu(II) ion and model protein (lysozyme) from aqueous solution were investigated using Cu(II) ion and lysozyme imprinted poly(HEMA-GMA) cryogels via batch wise experiments. Polyethyleneimine (PEI) was used as ligand for the polymeric structure. Binding of Cu(II) ions into the structure was achieved via electrostatic interactions and adsorption of lysozyme was performed under favor of Cu(II) ions bounded to the structure. Characterization of poly(HEMA-GMA) cryogels was conducted via Fourier transformed infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM) and microcomputerized tomography (μCT). The amount of Cu(II) ions before and after adsorption process was estimated using atomic absorption spectroscopy (AAS) whereas that of lysozyme molecules was determined using UV-visible spectroscopy. Effect of pH, interaction time, initial concentration of target molecule, temperature and ionic strength on the adsorption of both Cu(II) ions and lysozyme were determined through batch system. Under optimum conditions, maximum adsorption capacity for Cu(II) ions and lysozyme were determined as 2540.0 μg/g and 10270.0 μg/g polymer respectively. Selectivity coefficient of Cu(II) imprinted structure for Cu(II) ion is quite high as compared to that for Co(II), Ni(II), Cd(II) and Pb(II) ions under both noncompetitive and competitive manners. Similarly, determination of selectivity coefficient of lysozyme imprinted polymers for lysozyme was conducted with respect to cytochrome c and bovine serum albumin (BSA).  Moreover, relative selectivity coefficients of Cu(II) and lysozyme imprinted cryogels were calculated with respect to nonimprinted cryogels. Mathematical models for the adsorption pattern of Cu(II) and lysozyme were applied and  Langmuir adsorption isotherm and pseudo-second order model of the kinetics were determined to be suitable for both analysis.