Demir oksit (Fe3O4) nanopartiküllere karbonik anhidrazın (hCAI) immobilizasyonu ve karakterizasyonu
Immobilization and characterization of human carbonic anhydrase I on amine functionalized magnetic 
nanoparticles
Yazar: AHMED HUSSEIN ALI AL-DHRUB
Danışman: PROF. DR. İSMAİL ÖZMEN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Biyokimya = Biochemistry

Özet:
Bu çalışmada, ortak çöktürme yöntemi ile manyetik nanopartiküller (MNP)
sentezlenmiştir. Ardından tetraetil ortosilikat (TEOS) ile silika kaplanıp, N- [3-
(trimetoksisilil) propil] – etilendiamin (APTES) ile amino fonksiyonelleştirilmesi
(ASMNP) gerçekleştirilmiştir. ASMNP'lerin glutaraldehit (GA) ile aktivasyonundan
sonra human karbonik anhidraz I enzimi (hCAI) kovalent olarak bu partiküller
üzerine immobilize edilmiştir. Modifiye edilen nanopartiküllerin özellikleri ve
morfolojisi geçirimli transmisyon Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR),
Titreşimli numune magnetometre (VSM), X-ışını difraksiyonu (XRD) ve
elektron mikroskopu (TEM) ile incelenmiştir. GA konsantrasyonu, GA ile destek
materyalinin aktivasyonu, enzim miktarı, enzim immobilizasyon süresinin
optimizasyonu yapılmıştır. Buna ek olarak immobilize enzimin aktivitesi için
optimum koşullar, İmmobilize ve serbest enzimin kinetik parametreleri (Km, Vmax,
kcat, kcat/ Km), termal stabilite, saklama stabilitesi ve tekrarlanabilirlik belirlenmiştir.
İmmobilize enzim için optimum şartlar pH 8.0 ve 25 oC olarak belirlenmiştir. Serbest
enzim (hCAI) Km, kcat ve kcat/ Km değeri, 0.48 mM 1.53 μmolmin−1mL−1, 0.92 s−1
ve 1917 M−1s−1, immobilize enzim (hCAI) değeri, 1.02 mM, 0.098 μmolmin−1mL−1
0.06 s−1 ve 59 M−1s−1 . 4 oC ve 25 °C'de 40 gün saklama sonunda immobilize
enzimin %89ve %85 saklama stabilitesine sahip olduğu görülmüştür. hCAI'in termal
stabilite 30, 40 ve 50 oC'de kovalent immobilizasyon ile geliştirildi. Ayrıca 13 kez
kullanım sonunda immobilize enzim başlangıç aktivitesinin %61'ini korumuştur. Bu
sonuçlar immobilize enzimin çeşitli uygulamalar için iyi bir potansiyele sahip
olduğunu göstermektedir

Abstract:
In this study, we synthesized magnetic nanoparticles (MNPs) by coprecipitation
method. After that, silica coating with tetraethyl orthosilicate (TEOS) (SMNPs),
amine functionalization of silica coated MNPs (ASMNPs) by using 3-
aminopropyltriethoxysilane (APTES) were performed, respectively. After activation
with glutaraldehyde (GA) of ASMNPs, human carbonic anhydrase I (hCAI) was
covalently immobilized on these nanoparticles. The morphology and properties of
modified nanoparticles were examined by fourier transform infrared spectroscopy
(FT-IR), vibrating sample magnetometer (VSM), X-ray powder diffraction (XRD)
and transmission electron microscopy (TEM). The immobilization conditions such as
GA concentration, activation time of support with GA, enzyme amount, enzyme
immobilization time were optimized. In addition of that, optimum conditions for
activity, kinetic parameters (Km, Vmax, kcat, kcat/ Km), thermal stability, storage
stability and reusability of immobilized enzyme were determined.
The optimized conditions for immobilized enzyme activity was optimum at pH 8.0
and 25 oC. The value of the Km, kcat and kcat/ Km of the free hCAI was 0.48 mM
1.53 μmolmin−1mL−1, 0.92 s−1 and 1917 M−1s−1, while that of the immobilized CA
was 1.01 mM, 0.098 μmolmin−1mL−1 0.06 s−1 and 59 M−1s−1 respectively. After 40
days incubation at 4 oC and 25 oC, the immobilized hCAI sustained 89% and 85% of
its activity, respectively. The thermal stability of hCAI was improved with coalent
immobilization at 30, 40 and 50 oC. Also, it sustained 61% of its initial activity after
13 cycles. Such results revealed good potential of immobilized enzyme for various
applications.