Bakteriyel selüloz nanofiberler ile protein uzaklaştırılması
Protein depletion with bacterial cellulose nanofibers
Yazar: ILGIM GÖKTÜRK BAŞAL
Danışman: PROF. DR. ADİL DENİZLİ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyomühendislik = Bioengineering ; Kimya = Chemistry

Özet:
İnsan serum albumin (HSA) baskılanmış bakteriyel selüloz (MIP BS) kompozit nanofiberler, proteomik çalışmalarda albumin gibi yüksek yoğunlukta bulunan proteinlerin plazmadan uzaklaştırılması amacıyla hazırlanmıştır. N-metakriloil L-histidin metil ester (MAH) monomeri spesifik tanıma bölgeleri oluşturmak için sentezlenmiştir. MAH monomeri ile Cu+2 iyonu arasında kompleks oluşumundan sonra metal iyon koordinasyon etkileşimleri kullanılarak MAH-Cu+2 monomeri ve HSA hedef molekülleri ile önkompleks hazırlanmıştır. MIP BS kompozit nanofiberler farklı toplam % monomer oranlarında ve farklı monomer/hedef molekül mol oranlarında hazırlanmıştır. Karakterizasyon çalışmaları için FTIR-ATR, SEM, BET ve temas açısı ölçümleri yapılmıştır. Adsorplanan protein molekülleri polimerik yapıdan 1.0 M NaCl çözeltisi kullanılarak desorbe edilmiştir. Adsorpsiyon çalışmaları farklı pH, sıcaklık ve iyonik şiddette gerçekleştirilmiş ve adsorpsiyon kapasitesi spektrofotometrik olarak analiz edilmiştir. Uygun denge izoterm modeli Langmuir izotermi olarak belirlenmiştir. Bu sistem için hız sınırlayıcı basamağın kimyasal reaksiyon olmasından dolayı yalancı-ikinci derece kinetik modelin bu sisteme daha uygun olduğu belirlenmiştir. MIP BS kompozit nanofiberlerin seçiciliğinin değerlendirilmesi için hedef moleküle benzer yapıda olan insan miyoglobin (Myo) ve insan transferrin (HTr) proteinleri kullanılmıştır. MIP BS kompozit nanofiberlerin bağıl seçicilik katsayısı HSA/HTr ve HSA/Myo molekül çifti için sırasıyla 4.73 ve 3.02 olarak hesaplanmıştır. Sonuç olarak, moleküler baskılanmış polimerler hazırlanırken metal iyon koordinasyonu etkileşimlerinin spesifik bağlanma bölgeleri oluşturmada katkısının olduğu tespit edilmiş, protein baskılama işleminin yüksek adsorpsiyon kapasitesi ile başarılı bir şekilde gerçekleştiği gösterilmiştir.

Abstract:
Human serum albumin (HSA) imprinted bacterial cellulose (MIP BC) composite nanofibers were synthesized to deplete high abundance proteins such as albumin for proteomics studies. N-methacryloyl-L-histidine methyl ester (MAH) was synthesized to create specific binding sites. After the complexation between MAH and chelating metal ion, Cu+2, the preorganized complex was prepared by MAH-Cu+2 monomer and HSA template molecules via metal ion coordination interactions. HSA imprinted bacterial cellulose composite nanofibers were prepared in the presence of different amounts of total monomer weight (%) and monomer/template ratio. FTIR-ATR, SEM, BET and contact angle measurements were carried out for characterization of bacterial cellulose composite nanofibers. 1.0 M NaCl solution was used for desorption of adsorbed proteins from the polymer network. Adsorption studies were performed with respect to pH, temperature and ionic strength and the adsorption capacity was evaluated spectrophotometrically. The suitable equilibrium isotherm model was determined as Langmuir isotherm. It was determined that pseudo-second order kinetic model was more convenient to this system referring chemical reaction as a rate limiting step. To evaluate the selectivity of the MIP BC composite nanofibers, similar proteins were utilized as competitor proteins, which were human myoglobin (Myo) and human transferrin (HTr). The relative selectivity coefficients of MIP BC composite nanofibers for HSA/HTr and HSA/Myo pairs were calculated as 4.73 and 3.02, respectively. Consequently, while preparing molecularly imprinted polymers, metal ion coordination interactions were found to contribute for the fabrication of specific recognition binding sites with imprinting of the template protein successfully with high adsorption capacity.