Karbonhidrat/amino asit baskılanmış akrilik polimerlerin hücre biyoteknolojisindeki kullanım potansiyelinin araştırılması
Investigation of usabilities of carbohydrate/amino acid imprinted acrylic polymers in cell biotechnology
Yazar: SEZİN GÖNEN
Danışman: PROF.DR. MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2006
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Sunulan çalışmada, hücre biyoteknolojisi uygulamalarına yönelik olarak akrilat bazlıMIP'ler sentezlenmiş ve iki farklı uygulamada kullanılmıştır. Bu amaçla, yüksek vedüşük çapraz bağ oranına sahip iki farklı yapıda polimer ile farklı hedef molekülleriçin moleküler baskılama işlemleri gerçekleştirilmiştir. Moleküler baskılamaişlemlerinde iki amino asit, L-arjinin, glisin, bir tripeptid, Arg-Gly-Asp (RGD) tripeptidmolekülleri ve bir karbonhidrat, D-Mannoz, kalıp molekül olarak kullanılmıştır.Fonksiyonel monomer olarak metakrilik asit (MAA), ana-matris monomeri olarakhidroksietil metakrilat (HEMA) ve çapraz bağlayıcı olarak da etilen glikol dimetakrilat(EGDMA) kullanılarak polimer sentezi gerçekleştirilmiştir. Polimerizasyon işlemi suortamında ve Na2S2O5/K2S2O8 redoks başlatıcısı varlığında yürütülmüştür.Sentezlenen polimerik örneklerin karakterizasyonu, 13C NMR, FTIR, SEM, elementelanaliz, gözenek boyutu analizi ve şişme deneyleri gibi çalışmalarlagerçekleştirilmiştir.Sentezlenen ve karakterize edilen örnekler iki farklı uygulamada kullanılmıştır. İlkuygulamada, D-Mannoz baskılanmış, yüksek oranda çapraz bağlayıcı içerenmetakrilik asit/HEMA kopolimerleri, durgun sistemde model lektin olarak seçilenConconavalin A (Con A)'nın izolasyonunda kullanımı incelenmiş ve en yüksek çaprazbağlayıcı mol oranına sahip baskılanmış ve mannoz yüklenmiş örnekle, Hedef molekülve polimer arasındaki bozunma sabiti, KD değeri, 0.52 Âµmol/L olarak, birim polimerkütlesi başına adsorplanan maksimum Con A miktarı, Bmax, 0.66 olarak hesaplanmış,bu örneklerin Con A saflaştırılması için uygun olduğu görülmüştür.İkinci uygulamada ise, daha düşük çapraz bağlayıcı oranında hazırlanmış benzerkopolimer bileşimi, farklı bir kalıp moleküller arjinin, glisin ve RGD tripeptid yapısı ilebaskılanarak hidrojel yapıda bir malzeme elde edilmiştir. Elde edilen bu malzemekullanılarak, moleküler baskılamanın L-929 fibroblast hücrelerinin yapışması veüremesi üzerine etkisi incelenmiştir. Hücre ekimi yapılan örnekler Giemsa ileboyanarak çekilen fotoğraflar ve hücre sayımlarıyla hücre yapışması, tespit edilmiştir.Yapılan çalışmalarda, %100 yapışma ve 106 mertebesinde hücre üreme değeribelirlenmiş, RGD-baskılanmış yüzeylerin hücre yapışması ve yayılmasını desteklediğigörülmüştür.Anahtar Kelimeler: moleküler baskılama, hidrojel, polimer, hücre kültürü, Con A,adsorpsiyon.Danışman: Prof. Dr. Menemşe GÜMÜŞDERELİOĞLU, Hacettepe Üniversitesi,Kimya Mühendisliği Bölümü

Abstract:
In this study, acrylate-based molecularly imprinted polymers were prepared and usedin two different applications. Two different polymer types were prepared with low andhigh crosslinking levels by using four template (or print) molecules, i.e., two aminoacids, L-arginine and glycine, one tripeptid, Arginine-Glycine-Aspartic acid (RGD) andone carbohydrate, D-mannose. Polymerizations were conducted by using methacrylicacid (MAA) as a functional monomer, hydroxyethyl methacrylate (HEMA) as a back-bone monomer and ethylene glycol dimethacrylate as a crosslinker. Redox initiatorsNa2S2O5/K2S2O8 were used and polymerization was proceeded in distilled watermedium. Characterization of prepared polymeric samples were carried out by 13CNMR, FTIR, SEM, elemental analysis, pore size analysis and swelling kineticsanalysis.Samples, which had been prepared, were used in two different applications aftercharacterization. In first application usability of D-mannoz imprinted MAA/HEMAcopolymers with high crosslinking ratio were investigated by adsorption studies ofmodel lectin conconavalin A (Con A), KD (dissociation constant for template andbinding site of the polymer) and Bmax (the maximal amount of template bound by unit-weight of polymer) values were found 0.52 Âµmol/L and 0.66 respectively for mannoseadsorbed molecularly imprinted polymer with highest crosslinker ratio. Suitability ofsamples for Con A adsorption was concluded.In the second application similar copolymer composition was used with lowcrosslinking ratio and arginine, glycine and RGD template molecules were imprintedto the material in hydrogel form. Effects of molecular imprinting on attachment andspreading of L929 cell line were investigated. Invert microscope photographs andhemacytometric counting determined cell attachment. 100% cell attachment and 106cell account was observed. All these studies establish the suitability of samples fortissue culture applications.Key words: molecular imprinting, hydrogel, polymer, tissue culture, Con A,adsorption.Advisor: Prof. Dr. Menemşe GÜMÜŞDERELIOĞLU, Hacettepe University, ChemicalEngineering Departmenti