Reaktif monodispers poliglisidil metakrilat partiküllerin dispersiyon polimerizasyonu ile sentezi, karakterizasyonu ve alfa-kemotripsin immobilizasyonunda taşıyıcı olarak kullanımı
Synthesis of reactive monodisperse polyglycidyl methacrylate particles by dispersion polymerization, characterization and usage as a carrier for the immobilization of a alpha-chymotrypsin
Yazar: GAMZE YALÇIN
Danışman: PROF. DR. S. ALİ TUNCEL
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2002
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering
Dizin: Alfa kimotripsin = Alpha chymotrypsin ; Dispersiyon polimerleşmesi = Dispersion polymerization ; Enzim immobilizasyonu = Enzyme immobilization ; Glisidil metakrilat = Glycidyl methacrylate ; Lateks = Latex

Özet:
REAKTİF MONODİSPERS POLİGÜSİDİL METAKRİLAT PARTİKÜLLERİN DİSPERSİYON POÜMERİZASYONU İLE SENTEZİ, KARAKTERİZASYONU VE ?-KEMOTRİPSİN İMMOBİLİZASYONUNDA TAŞIYICI OLARAK KULLANIMI S. Gamze Yalçın Hacettepe Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü ÖZ Bu çalışmada reaktif ve monodispers özelliğe sahip poli(glisidil metakrilat), poli(GMA), partiküllerin 1.0-3.0 ?m boy aralığında sentezi için yeni bir dispersiyon polimerizasyonu yöntemi geliştirilmiştir. Elde edilen monodispers poli(GMA) mikrokürelerin karakterizasyonu yapılarak, ?-kemotripsin immobilizasyonunda taşıyıcı olarak kullanılabilirliği araştırılmıştır. Dispersiyon polimerizasyonu deneylerinde, başlatıcı ve stabilizör türü ve derişiminin partikül özelliklerine etkileri tespit edilmiştir. Bu amaçla nötral (azobisizobutironitril, AIBN), anyonik (4,4'-azobis-4-siyanovalerik asit, ADVN) ve katyonik(2,2'-azobis-2-metilpropionamidin dihidroklorör, APDH) yapıda başlatıcılar kullanılarak, farklı yüzey yüküne sahip partiküller sentezlenmiştir. Ayrıca, nötral (polivinilpirolidon) ve anyonik (poliakrilik asit) yapıda stabilizörlerin dispersiyon polimerizasyonu yönteminde kullanılabilirliği araştırılmıştır. Partikül boy özellikleri taramalı elektron mikroskobu, polimerizasyon verimi ise gravimetrik yöntemle saptanmıştır. Çalışılan başlatıcı-stabilizör kombinasyonları içerisinde en yüksek ortalama partikül boyutu AIBN-PVP, en düşük ortalama partikül boyutu ise APDH- PVP sistemi ile elde edilmiştir. Monodispers poli(GMA) mikroküreler, reaktif yapıları ve yüksek özgül yüzey atanına sahip olma avantajları dikkate alınarak a-kemotripsin immobilizasyonu için taşıyıcı olarak kullanılmıştır. Bu amaçla, partikül üzerindeki epoksipropii grupları primer amin formuna dönüştürülmüş, takiben glutaraldehit aktivasyonu yoluyla enzim partikül yüzeyine kovalent olarak bağlanmıştır. Stabilite deneyleri immobilize enzimin ardışık kullanımda kararlılığını koruduğunu göstermiştir, immobilize ersim için Michealis-Menten modeline göre Km ve Rm sabitleri sırasıyla 121.6 ?M ve 17.2 ?mol substrat/mg enzim.dak olarak bulunmuştur. Bu değerler immobilize enzim sisteminde ciddi bir partikül içi difüzyon kısıtlamasının olmadığını, fakat kovalent bağlanmadan ötürü enzimin üç-boyutlu yapısında konformasyonel değişim olduğunu göstermiştir. Anahtar Kelimeler: monodispers partikül, lateks, glisidii metakrilat, dispersiyon polimerizasyonu, enzim immobilizasyonu, a-kemotripsin Danışman: Prof.Dr. S.Ali TUNCEL, Hacettepe Üniversitesi, Kimya Mühendisliği Bölümü

Abstract:
SYNTHESIS OF REACTIVE MONODISPERSE POLYGLYCIDYL METHACRYLATE PARTICLES BY DISPERSION POLYMERIZATION, CHARACTERIZATION AND USAGE AS A CARRIER FOR THE IMMOBILIZATION OF ?-CHYMOTRYPSIN S. Gamze Yalçın Hacettepe University, Department of Chemical Engineering ABSTRACT In this study a new dispersion polymerization method for the synthesis of reactive and monodisperse poly(glycidyl methacrylate), poly(GMA), microspheres in the size range of 1.0-3.0 ?m was developed. The usability of characterized particles as a support material for a-chymotrypsin immobilization was investigated. In the dispersion polymerization experiments, the effects of initiator and stabilizer type and their concentration on the particle properties were determined. For this purpose, neutral(azobisizobutyronitrile, AIBN), anionic (4.4'-azobis-4-cyanovaieric acid, ADVN) and cationic (2,2'-azobis-2-methylpropionamidine dihydrochloride, APDH) initiators were tried to produce particles with different surface charge. Additionally, the usability of neutral (polyvinylpyrolidone) and anionic (polyacrylic acid) stabilizers in the developed polymerization protocol was investigated. The size characteristics of the particles were examined by scanning electron microscopy and the polymerization yield was determined by a gravimetric procedure. Among the experienced initiator-stabilizer combinations, the highest particle size was obtained with the AIBN-PVP system while the APDH-PVP combination led to the lowest one. Considering their reactive properties and relatively high specific surface area of the produced particles, monodisperse poly(GMA) microspheres were proposed as a support material for ?-chymofrypsin immobilization. For this purpose, the reactive epoxypropyl groups on the particle surface were converted into the primary amine form and the enzyme was covalently attached onto the primary amine groups via activation with glutaraldehyde. The stability of immobilized enzyme was shown by the runs of successive-use. For the immobilized enzyme, Km and Rm contants were determined as 121.6 ?M and 17.2 ?mole substrate /mg enzyme, min respectively based on Michealis-Menten model. These values showed the absence of a significant intraparticle mass-transfer limitation and the presence of some conformational changes in the three dimensional structure of the immobilized enzyme. Keywords: monodisperse particles, latex, glycidyl methacrylate, dispersion polymerization, enzyme immobilization, a-chymotrypsin Advisor: Prof. Dr. S.AH TUNCEL, Hacettepe University, Department of Chemical Engineering