Biyosistemlerle uyumlu polimerlere yönelik hesapsal yaklaşımlar
Computational approaches for biopolymers compatible with biosystems
Yazar: SEMA NUR BOZTEPE
Danışman: PROF. DR. CENK SELÇUKİ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyokimya Ana Bilim Dalı / Biyokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyokimya = Biochemistry
Dizin: Biyopolimerler = Biopolymers ; Biyouyumluluk = Biocompatibility ; Epiklorhidrin = Epichlorhydrin ; Hidrojeller = Hydrogels ; Moleküler modelleme = Molecular modeling ; Polimer jel = Polymer gel ; Polimerler = Polymers ; Siklodekstrinler = Cyclodextrins ; Yoğunluk fonksiyonu teorisi = Density function theory

Özet:
Malzeme uygulamaları için yenilenebilir kaynaklardan türetilen çok çeşitli
doğal olarak oluşan polimerler mevcuttur. Selüloz ve nişasta gibi bunlardan bazıları
bugün ürünlerde aktif olarak kullanılırken, birçoğu yeterince kullanılmamaktadır.
Temel biyosentetik yolakların ve bu yolakları genetik manipülasyonlar yoluyla
modüle etme veya uyarlama seçeneklerinin anlaşılmasındaki hızlı ilerlemeyle,
yenilenebilir kaynaklardan polimerlerin kullanımı için yeni fırsatlar
düşünülmektedir (Kaplan, 1998). Bu tez için hidrojel oluşumu seçildi.
Polimerizasyon için monomerolarakbetasiklodekstrin ve çapraz bağlayıcı olarak
epiklorohidrin seçildi. Polimerizasyon basamakları sırasında oluşan yapıların
konformasyonel analizi için Spartan 16 programı kullanıldı. Daha sonra bu
yapıların optimizasyonu yarı ampirik yöntemler kullanılarak MOPAC2016
programı yardımıyla yapıldı. Burada elde edilen yapılar arasından seçilecek kararlı
sistemler için sonraki aşamalarda Yoğunluk Fonksiyoneli Teorisi (Density
Functional Theory, DFT) yaklaşımı kullanıldı. Dispersif etkileşimleri dikkate alan
ωB97XD fonksiyoneli 6-31+G(d,p) baz seti ile birlikte hesaplamalar için seçildi.
Bütün optimizasyonlar öncelikle suda yapıldı, hesaplamalar Polarizable Continuum
Model (PCM) kullanılarak çözücü ortamında tekrar edildi.

Abstract:
A wide variety of naturally occurring polymers derived from renewable
resources are available for material applications. While some of these, such as
cellulose and starch, are actively used in products today, many of them are not used
enough.
With rapid progress in the understanding of key biosynthetic pathways and
the options to modulate or adapt these pathways through genetic manipulations,
new opportunities are being considered for the use of polymers from renewable
resources (Kaplan, 1998). Hydrogel formation was chosen for this thesis.
Betacyclodextrin was chosen as monomer and epichlorohydrin as crosslinker for
polymerization. Spartan 16 program was used for the conformational analysis of
the structures formed during the polymerization steps. Later, these structures were
optimized using semiempirical methods with the help of the MOPAC2016
program. Density Functional Theory (DFT) approach was used in the next steps
for the stable systems to be selected among the structures obtained here. The
ωB97XD functional, which takes into account dispersive interactions, was selected
for calculations with the base set 6-31+G(d,p). All optimizations were performed
primarily in water, and the calculations were repeated in solvent medium using the
Polarizable Continuum Model (PCM).