Manyetik zıf-8
kaliks[4]aren tetrakarboksilik asit türevli nanokompozit hazırlaması ve lipaz immobilizasyonunda kullanılması / Magnetic zif-8/calix[4]arene tetracarboxylic acid-derived nanocomposite preparation and use in lipase immobilization
Yazar: SEBAHAT AŞCIOĞLU
Danışman: PROF. DR. ELİF ÖZYILMAZ
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyokimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyokimya = Biochemistry
Dizin: Enzim immobilizasyonu = Enzyme immobilization ; Kafesler = Lattices ; Lipaz = Lipase ; Metal organik kafesler = Metal–organic frameworks ; Nanopartiküller = Nanoparticles ; Zeolitik imidazolat kafes = Zeolitic imidazolate framework ; İnorganik bileşikler = Inorganic compounds

Özet:
Metal organik kafesler (MOF'lar), iyi tanımlanmış gözenek yapısı, son derece yüksek yüzey alanı, mükemmel kimyasal-termal stabilite gibi benzersiz özelliklere sahip hibrit inorganik malzemelerdir. MOF tabanlı yapılar kapsamlı bir şekilde tasarlanmış ve biyokataliz için enzim immobilizasyonu gibi uygulamalarda kullanılmıştır. Zeolitik imidazol kafes (ZIF) malzemeler ayarlanabilir gözenek boyutu, kimyasal işlevselliği, olağanüstü kimyasal stabilite ve yapısal çeşitliliği olan önemli bir MOF sınıfına aittir. Bu özelliklerden dolayı, ZIF'ler enzim immobilizasyonu için büyük umut vaat etmektedir. Bu tez çalışmasında, MOF bazlı malzemeleri kolayca ayırmak için, manyetik alan altında geri dönüştürülebilen Fe3O4 nanoparçacıkları, kaliks[4]aren tetrakarboksilik asit (Calix) ve Candida rugosa lipaz (CRL) ile muamele edildi ve ardından birlikte çöktürme yöntemiyle zeolitik imidazol çerçevesi-8 (Fe3O4@Calix-ZIF-8@CRL) içine kapsüllendi. Fe3O4@Calix-ZIF-8@CRL'nin lipaz aktivitesi, Fe3O4@ZIF-8@CRL'ninkinden (Calix olmadan) 2.88 kat daha yüksek artış sergiledi. Fe3O4@Calix-ZIF-8@CRL 7. tekrarlı kullanımdan sonra ilk aktivitesini % 65 oranında koruduğu gözlendi. Ayrıca immobilize lipazların katalitik özellikleri, R/S-naproksen metil esterin enantioselektif hidrolizi üzerinde çalışıldı.  Fe3O4@Calix-ZIF-8@CRL (E=371), Fe3O4@ZIF-8@CRL (E=131) ile karşılaştırıldığında mükemmel enantioselektifliğe sahip olduğu gözlemlendi. Ayrıca, Fe3O4@Calix-ZIF-8@CRL'nin, beşinci yeniden kullanımdan sonra bile dönüşüm oranının % 30'unu koruduğu görüldü. Hazırlanan biyokompozit, SEM, TEM, EDX, FT-IR ve XRD ile karakterize edildi. Bu çalışma, enzimlerin artan yeniden kullanılabilirliği ve stabilitesi, MOF-enzim biyokompozitlerinin sergilediği enantiyomerik seçicilik ve enantiyomerlerin biyolojik aktivitelerindeki önemli farklılıklar nedeniyle farmasötik endüstrisi için de faydalı olabileceği düşünülmektedir.

Abstract:
Metal organic frameworks (MOFs) are hybrid inorganic materials with unique properties such as well-defined pore structure, extremely high surface area, excellent chemical-thermal stability. MOF-based constructs have been extensively designed and used in applications such as enzyme immobilization for biocatalysis. Zeolitic imidazole framework (ZIF) materials belong to an important class of MOFs with controllable pore size, chemical functionality, outstanding chemical stability and structural diversity.
Because of these properties, ZIFs hold great promise for enzyme immobilization. In this thesis, to easily separate MOF-based materials, magnetic Fe3O4 nanoparticles, which can be recycled under magnetic field, were treated with calix[4]arene tetracarboxylic acid (Calix) and Candida rugosa lipase (CRL) followed by zeolitic imidazole framework-8 (Fe3O4@Calix-ZIF-8@CRL) co-precipitation method. The lipase activity data of Fe3O4@Calix-ZIF-8@CRL showed a 2.88-fold higher increase than that of Fe3O4@ZIF-8@CRL (without Calix).Fe3O4@Calix-ZIF-8@CRL was observed to preserve its initial activity by 65% after the 7th repeated use.In addition, the catalytic properties of immobilized lipases were studied on the enantioselective hydrolysis of R/S naproxen methyl ester. It was also observed that Fe3O4@Calix-ZIF-8@CRL has excellent enantioselectivity (E=371) compared to Fe3O4@ZIF-8@CRL (E=131).  Furthermore, Fe3O4@Calix-ZIF-8@CRL was seen to still retain 30% of the conversion rate after the fifth reuse.The prepared biocomposite was characterized by SEM, EDX, FT-IR, and XRD.  This work may also be beneficial for the pharmaceutical industry due to the increased reusability and stability of enzymes, the enantiomeric selectivity exhibited by MOF-enzyme biocomposites, and the significant differences in the biological activities of the enantiomers.