Ruscus bitkisi saponin molekülünün mikroakışkan sistemde enzimatik hidrolizi
Enzymatic hydrolysis of Ruscus saponin in microfluidic system
Yazar: RABİA ÖNBAŞ
Danışman: DOÇ. DR. ÖZLEM YEŞİL ÇELİKTAŞ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Teknolojiler Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Bu tez çalışmasında mikroakışkan sistemler için aljinat-silika hibrit monolit formülasyonun optimize edilerek; mikroakışkan sistem içerisinde, birçok ticari ilaçta etken maddesi olarak kullanılan aglikon moleküllerinin Ruscus aculeatus ekstresine ait saponin moleküllerinden hidrolizi amaçlanmıştır.
Enzim immobilizasyonunda kullanılan, difüzyon ve iç jelleşme yöntemleriyle elde edilen aljinat-silika boncuk ve monolitlerin karakterizasyonu amacıyla SEM, EDS/mapping, BET yüzey alanı ve BJH por hacmi, FTIR analizleri yapılmıştır.
Serbest enzim, immobilize enzim ile ilgili kinetik çalışmalar ve karakterizasyon çalışmaları 4-Nitrophenyl β-D-glukopiranosit substratı ile gerçekleştirilmiştir. Beta-glukozidaz enziminin aljinat-silika hibrit boncuklara immobilizasyonu sonucu %73 nispi aktivite elde edilmiştir.  Serbest enzim ve immobilize enzim için Vmax ve Km değerleri ise sırasıyla; 0.016 mmol mg-1dk-1, 4 mM ve 0.012 mmol mg-1dk-1, 6 mM'dir.
pNPG substratının dönüşümü aljinat-silika hibrit jel türevli mikroreaktörde 1 µl/dk akış hızında gerçekleştirilmiştir. İlk kalış süresi sonunda (100 dk), dönüşüm % 20,  24 saat sonra ise dengeye ulaşarak % 94 olarak hesaplanmıştır.  R. aculeatus ekstresinin enzimatik hidrolizi aljinat-silika hibrit jel türevli mikroreaktör içerisinde 1 µl/dk akış hızında gerçekleştirilmiştir. Enzimatik hidroliz sonucu ara ürüne ulaşılmıştır. Enzim miktarı 40 µg olan, aljinat-silika hibrit jel türevli mikroreaktörde 5 saat sonunda % 78.92 oranında ara ürün dönüşümü elde edilmiştir.  Sonuçlar, mikroakışkan sistem parametrelerinin optimizasyonu ile aglikon formun elde edilebileceğini desteklemektedir.

Abstract:
In this thesis, parameters of alginate-silica hybrid monolith were optimized for microfluidic system in order to hydrolize Ruscus aculeatus extract saponin molecules and to obtain aglycones which are active compounds of some drugs.
Alginate-silica hybrid beads and monoliths were obtained based on difussion gelation and internal gelation method, respectively. These hybrid beads and monoliths were characterized by SEM, EDS/mapping, BET, BJH, FTIR analyzes. 
Kinetic studies related with free and immobilized enzyme and their characterization studies were carried out using 4-Nitrophenyl β-D-glucopyranoside. As a result of immobilization of beta-glucosidase enzyme into alginate-silica hybrid beads a relative activity of 73% was achieved. Vmax and Km values were determined as 0.016 mmol mg-1dk-1, 4 mM and 0.012 mmol mg-1dk-1, 6 mM, respectively. 
Hybrid monoliths that synthesized via internal gelation technique were decided to use as a matrix. After optimize the enzyme amount (40 µg), hydrolytic conversion of pNPG were performed to understand behavior of  bioreaction in microreactor. The yield in enzymatic microreactor was 20 % after first retention time, then reached the equilibrium at 24 h while the yield was 94 %. Enzymatic hydrolysis of  R. aculeatus extract saponins in alginate-silica hybrid gel derived microreactor were carried out at a flow rate of 1 µl/min. Conversion yield was obtained as 78.92 % after 5 hours with 40 µg enzyme in alginate-silica derived monolithic microreactor for byproduct of  R. aculeatus extract. This results showed that there is strong possibility for obtain aglycone form of saponins with further optimization of parameters in microfluidic system.