Lizozim adsorpsiyonuna yönelik yeni bir kriyojelin hazırlanması ve enzim için bazı optimizasyon parametrelerinin belirlenmesi
Preparation of novel cryogel for lysozyme adsorption and determination of some optimization parameters for enzyme
Yazar: EYYÜP AKSOY
Danışman: PROF. DR. ZÜBEYDE BAYSAL
Dicle Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Kimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Bu çalışmada, 2-hidroksietil metakrilik asit (HEMA) ve metakriloil antipirin-Ce3+ 
(MAAP- Ce3+) kompleksinden yola çıkarak serbest radikal polimerizasyon yöntemi 
ile 2-hidroksietil metakrilik asit-metakriloil antipirin-Ce3+ [P(HEMA-MAAP-Ce3+)] 
kriyojeli hazırlandı. MAAP-Ce3+ kompleksinin UV-yakın infrared (UV-NIR) ve enerji 
dağıtıcı X-ray (EDX) teknikleri, p(HEMA-MAAP-Ce3+) kriyojelinin ise taramalı 
elektron mikroskobu (SEM), FT-IR ve şişme testleri ile karakterizasyon işlemi yapıldı. 
UV-NIR spektrumunda MAAP-Ce
3+ kompleksi için 916, 1037, 1081, 1109 ve 1141 
nm'de beş farklı pik görüldü. EDX spektrumunda ise MAAP-Ce3+ kompleksinde 
%15,12 N ve %2,89 Ce3+ varlığı yapıda azot ve Ce3+ olduğunu gösterdi. FT-IR 
spektrumu çalışmalarında kriyojelin 3412 cm-1
'de –OH ve 3104 cm-1
'de –NH 
titreşimlerine, 1768-1712 cm-1
'de ise ester, amid ve siklik karbonil gruplarının C=O 
bağlarına sahip olduğu görüldü. Daha sonra kriyojel sulu çözeltiden lizozim 
adsorpsiyonu için kullanıldı. P(HEMA-MAAP-Ce3+) kriyojelin denge şişme oranı 
7,39 g H2O/g kriyojel, kriyojelde oluşan makrogözenek miktarı ise % 80,8 olarak 
hesaplandı. Kriyojel gözenek boyutu ise 30-50 µm olarak bulundu. Lizozim 
adsorpsiyonu üzerine akış hızı, pH, sıcaklık, başlangıç enzim derişimi ve iyonik 
şiddetin etkisi incelendi. Maksimum adsorpsiyon kapasitesine (57,84 mg/g kriyojel) 
0,5 mL/dak. akış hızında, pH: 6,0 ve 25 oC'de ulaşıldı. İyonik şiddetin etkisi sonucu, 
tuz derişiminin 0,05 M' den 1,0 M'ye artmasıyla lizozim adsorpsiyon kapasitesinin 
41,31 mg/g'den 2,01 mg/g' ye kadar azaldığı tespit edildi. Langmuir ve Freundlich 
izoterm analizleri sonucu hesaplanan korelasyon katsayısı (R2
: 0,9939) Langmuir 
adsorpsiyon modelinin bu sisteme uygun olabileceğini gösterdi. Adsorplanan enzim, 
20 mM, pH: 6,0 fosfat tamponu içeren 1 M NaCl çözeltisi ile 120 dak.'da %95,7 
oranında desorbe edildi. Tekrar kullanılabilirlik çalışmalarında, kriyojelin 7 kez ard 
arda kullanılmasına rağmen adsorpsiyon kapasitesinde fazla bir düşüş olmadığı 
görüldü.
Anahtar Sözcükler: Kriyojel, İMAK, Seryum+3
, Adsorpsiyon, Lizozim

Abstract:
In this study, 2-hydroxyethyl methacrylic acid-methacryloyl antipyrin-Ce3+[P(HEMAMAAP-Ce3+)] cryogel was prepared by free radical polymerization method based on 
2-hydroxyethyl methacrylic acid (HEMA) and methacryloyl antipyrin-Ce3+(MAAPCe3+) complex. The MAAP-Ce3+ complex was characterized by UV-near infrared 
(UV-NIR) and energy dispersive X-ray (EDX) techniques, and the p(HEMA-MAAPCe3+) cryogel was characterized by scanning electron microscopy (SEM), FT-IR and 
swelling tests. Five different peaks were seen at 916, 1037, 1081, 1109 and 1141 nm 
for the MAAP-Ce3+ complex in the UV-NIR spectrum. In the EDX spectrum, the 
presence of 15.12% N and 2.89% Ce3+ in the MAAP-Ce3+ complex showed nitrogen 
and Ce3+ in the structure. In FT-IR spectrum studies, cryogel showed –OH vibrations 
at 3412 cm-1
and characteristic –NH vibrations at 3104 cm1
, and also at 1768-1712 
cm-1
, ester, amide and cyclic carbonyl groups appears to have C=O bonds. The cryogel 
was used for lysozyme adsorption from the aqueous solution. Equilibrium swelling 
ratio of P(HEMA-MAAP-Ce3+) cryogel was calculated as 7.39 g H2O/g cryogel, and 
the macropore amount was calculated as 80.8%. The cryogel pore size was found to 
be 30-50 µm. The effects of the flow rate, pH, temperature, initial enzyme 
concentration and ionic strength on lysozyme adsorption were studied. Maximum 
adsorption capacity reached with 57.84 mg/g of prepared cryogel under 0,5 flow rate 
(mL/min), at pH 6.0 and at 25 oC. The result of the effect of ionic strength, it was 
determined that the lysozyme adsorption capacity decreased from 41.31 mg/g to 2.01 
mg/g as the salt concentration increased from 0.05 M to 1.0 M. The correlation 
coefficient (R2
: 0.9939) obtained as a result of the values calculated for the Langmuir 
and Freundlich isotherms showed that the Langmuir adsorption model, could be 
suitable for this system. The adsorbed enzyme was desorbed 95.7% with 1.0 M NaCl 
solution containing 20 mM, pH 6.0 phosphate buffer in 120 minutes. In the prepared 
cryogel reusability studies, no significant decrease was observed in the adsorption 
capacity of the cryogel used 7 times in succession.
Keywords: Cryogel, IMAC, Cerium3+
, Adsorption, Lysozyme