Kalsiyum bentonit üzerine BSA adsorpsiyonunun incelenmesi
Investigation of BSA adsorption onto calcium bentonite
Yazar: MAYA KUMCU
Danışman: YRD. DOÇ. DR. DİLEK DURANOĞLU
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Protein adsorpsiyonu son yıllarda biyoloji, biyomedikal mühendisliği, biyoteknoloji ve çevre bilimleri gibi birçok alanda önemli rol oynamaya başlamıştır.  Kardiyovasküler cerrahide ve kontak lensler ile hemodiyaliz membranlarda, implant malzemelerde, biyomedikal uygulamalarda ilaç salınım sistemlerinin tasarlanmasında protein adsorpsiyonu olgusundan yararlanılmaktadır.
Bu çalışmada kalsiyum bentonit (CaB) üzerine sığır proteini (BSA) adsorpsiyonu denge ve kinetik açıdan incelenmiştir. Kalsiyum bentonit FT-IR, TG-DTA, Boehm titrasyonu, SEM ve XRD analizleri ile karakterize edilmiştir. 
Adsorpsiyon çalışmaları üç farklı pH (2,8; 4,8 ve 6,8) ve sıcaklık değerinde (25℃; 32,5℃ ve 40℃), 0,1-1,2 mg/mL konsatrasyon aralığında gerçekleştirilmiştir. Adsorpsiyonu etkileyen proses parametreleri (pH, sıcaklık ve başlangıç konsantrasyonu) Box Behnken Deneysel Tasarım metodu uygulanarak incelenmiş; en etkili parametrenin başlangıç konsantrasyonu ve sonrasında pH ve sıcaklık olduğu geliştirilen model denklemle belirlenmiştir. Maksimum adsorpsiyon kapasitesi 1 mg/mL başlangıç konsantrasyonunda, pH 4.8'de ve 40℃ sıcaklıkta yaklaşık olarak 171 mg/g olarak elde edilmiştir. Ayrıca adsorpsiyonun yalancı ikinci derece kinetik modele uyduğu belirlenmiştir.  
Deneysel adsorpsiyon verilerinin iki parametreli Freundlich, Langmuir ve üç parametreli Redlich-Peterson adsorpsiyon izoterm modellerine uygunluğu doğrusal olmayan regresyon yöntemi ile incelenmiştir. Elde edilen modellerin istatiksel anlamlılığı ANOVA analizi ve kalanların normal olasılık dağılım grafikleri ile yorumlanmıştır. BSA'nın CaB üzerine adsorpsiyonu için en uygun modelin Langmuir izoterm modeli olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
In recent years, adsorption of protein has begun to play an important role in many fields such as biology, biomedical engineering, biotechnology and environmental science. Protein adsorption phenomenon is utilized in the design of drug delivery systems in biomedical applications, cardiovascular surgery, contact lenses, hemodialysis membranes and the implant materials. 
In this study,  bovine serum albumine (BSA) adsorption onto calcium bentonite (CaB) was examined. Calcium bentonite, which was used as adsorbent, was characterized by FT-IR, TG-DTA, Boehm titration, SEM and XRD analysis.  
Adsorption experiments were carried out at differet pHs (2,8; 4,8 and 6,8), temperatures (25℃; 32,5℃ and 40℃) and initial protein concentrations (0,1-1,2 mg/mL). Effects of process parameters on adsorption were examined by using Box Behnken Experimental Design Method. As a result of the experimental design, the developed model showed that the most effective parameter on adsorption is initial protein concentration. Maximum adsorption capacity was obtained as 171 mg/g at pH 4,8, 40℃ and 1 mg/mL of initial protein concentration. In addition, protein adsorption kinetic data fitted to the pseudo-second-order kinetic model.
Two parameter (Langmuir and Freundlich) and three parameter (Redlich-Peterson) adsorption isotherm models were applied to the experimental data by using non-linear regression method. Statistical significancy was evaluated with ANOVA analysis and the rest of the normal probability distribution plots. As a result, it was found that BSA adsorption onto calcium bentonite fitted Langmuir isotherm model.