Bakteri ayrılması için moleküler baskılama temelli kriyojel membranlar
Molecular imprinting based cryogen membranes for bacteria separation
Yazar: BURCU AKBULUT
Danışman: PROF. DR. HANDAN YAVUZ ALAGÖZ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Kimya = Chemistry

Özet:
Aerobik ve gram-negatif bir basil olup fermente-edici özelliğe sahip olmayan Pseudomonas, toprakta, suda ve çeşitli nemli ortamlarda yaygın olarak bulunmaktadır. İnsanlarda en sık hastalıkla ilişkilendirilen türü, özellikle başka bir hastalığı olan ya da immün sistemi baskılamış hastaların hemen her organ ya da dokusunda enfeksiyona sebep olabilen fırsatçı patojen özelliğiyle Pseudomonas aeruginosa'dır. P. aeuginosa, diğer su kaynaklı patojenlerden farklı olarak çevrede çeşitli sıcaklık aralıklarına ve zayıf besin varlığına bile adaptasyon gösterebilir. Polisakkarit yapıdaki kapsülü sayesinde yüzeylere tutunarak su sistemlerinde hızla sayısını arttırarak biyofilm oluşturur. Özellikle hastaneler gibi büyük binalarda su sistemlerine yerleşerek hastane içinde bulaşlara sebep olabilmektedir. İnsan faaliyetlerinin yaygın olduğu çevrelerde yaygın olarak bulunmaktadır. Ayrıca içme suyu üretimi için yapılan saflaştırma işlemlerinden sonra bile arıtılan suda P. aeruginosa bulunması nedeniyle indikatör bakteriler arasında sınıflandırılmaktadır. Tüm bu özellikleri nedeniyle su kaynaklarından P. aeruginosa'nın ayrıştırılması halk sağlığının korunması açısından oldukça önemlidir.
Yapay moleküler tanıma özelliklerine sahip materyallerin tasarlanması ve geliştirilmesi tıp, çevresel izleme, gıda güvenliği ve ulusal güvenlik gibi çok farklı alanlarda uygulama alanına sahip, aktif bir alandır. Kriyojeller, 1-100 μm arasında makro-gözenekliliği kontrol edilerek çapraz-bağlı hidrofilik polimer ağdan oluşan materyallerdir. Kriyojel elde etmek için polimerizasyon sonucunda, büyük gözenekler ve birbirine bağlı kriyojel kanallar oluşur. Yüksek akış hızı ve hızlı kütle transferi, karmaşık biyolojik örneklerden bile hücrelerin karmaşık ön uygulama süreçleri olmaksızın doğrudan ayrılmasını mümkün kılar. Kriyojeller, süpermakrogözenekleri nedeniyle bakteri hücrelerinin baskılanması ve dolayısıyla uzaklaştırılması için en uygun yapılardır. 
Bu çalışmada farklı derişimlerde P. aeruginosa içeren çözeltiler kriyojellerden geçirilerek uzaklaştırılmıştır. Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FTIR), taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve şişme deneyleri ile kriyojellerin yapı ve yüzey morfolojisi karakterize edilmiştir.

Abstract:
Pseudomonas, an aerobic and gram-negative bacillus without fermenting properties, is widely found in soil, water and various moist environments. The type most commonly associated with disease in humans is Pseudomonas aeruginosa, with its opportunistic pathogen feature that can cause infection in almost any organ or tissue, especially in patients with another disease or immunocompromised. Unlike other aquatic pathogens, P. aeuginosa can even adapt to various temperature ranges and poor nutrient availability in the environment. Thanks to its polysaccharide capsule, it attaches to surfaces and rapidly increases its number in aquatic systems and forms a biofilm. Especially in large buildings such as hospitals, it can settle in water systems and cause contamination within the hospital. It is commonly found in environments where human activities are common. In addition, P. aeruginosa is found in the treated water, even after the purification processes for the production of drinking water, it is classified among the indicator bacteria. Due to all these features, the separation of P. aeruginosa from water sources is very important for the protection of public health.
The design and development of materials with artificial molecular recognition properties is an active field with applications in fields as diverse as medicine, environmental monitoring, food safety and national security. Cryogels are materials consisting of a cross-linked hydrophilic polymer network with controlled macroporosity between 1-100 μm. As a result of polymerization to obtain cryogel, large pores and interconnected cryogel channels are formed. The high flow rate and fast mass transfer enable direct separation of cells without complex pretreatment processes, even from complex biological samples. Cryogels are the most suitable structures for the suppression and therefore removal of bacterial cells due to their supermacropores.
In this study, solutions containing P. aeruginosa at different concentrations were removed by passing through cryogels. The structure and surface morphology of the cryogels were characterized by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM) and swelling experiments.