Farklı fonksiyonel gruplar içeren polimerik filmlerin tasarımı ve katalaz enziminin tersinir adsorpsiyonu çalışmaları
Design of polymeric films with different functional groups and studies of reversible adsorption of catalase
Yazar: MUHAMMED İRFAN TÜRKER
Danışman: PROF. DR. GÜLAY BAYRAMOĞLU
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Polimerik filmler medikal ve biyoteknoloji alanlarında, kromatografi alanında farklı sorbentlerin hazırlanmasında veya enzim immobilizasyonunda sensör ve enzim reaktör uygulamalarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, katalaz enzimi tersinir adsorpsiyon yolu ile poli(2-hidroksietil metakrilat), poli(HEMA), filmleri üzerine tutuklandı. Birinci basamakta polimer filmler UV fotopolimerizasyon yöntemi ile hazırlandı ve yüzeyi reaktif boya ligandı ile fonksiyonlandırıldı. Adsorptif yüzey oluşturmak için kullanılan Reactive Red 2 (R-2) ve Reactive Red 120 (R-120) boya ligandlarının triazin halkasındaki klor grubu ile poli(HEMA) filmleri üzerinde mevcut hidroksil grupları arasında nükleofilik sübstitüsyon reaksiyonu sonucunda boya molekülleri film yüzeyine kovalent olarak bağlandı. Yüzeyi fonksiyonlandırılan poli(HEMA)-R-2 ve poli(HEMA)-R-120 filmleri, Fe(III) metal iyonları ile şelatlanarak metal şelat afinite filmleri oluşturuldu. Hazırlanan metal-şelat affinite filmlerinin optimizasyonu ve karakterizasyonu çalışmalarından sonra polimerik afinite ligandları bağlı filmler sulu ortamdan katalaz enziminin adsorpsiyonu çalışmalarında kullanıldı. Afinite filmleri üzerine katalaz enziminin adsorpsiyonu işleminde sistem parametrelerinin (pH, zaman, katalaz enziminin başlangıç derişimi, sıcaklık ve iyonik şiddet gibi) etkisi kesikli sistemde araştırıldı. Poli(HEMA)-R-2 ve poli(HEMA)-R-120 filmleri için optimum katalaz adsorpsiyon pH'sı 5,0 olarak belirlenirken, poli(HEMA)-R-2-Fe(III) ve poli(HEMA)-R-120-Fe(III) filmleri ile sulu ortamdan maksimum katalaz adsorpsiyonunun pH 6,0'da gerçekleştiği görüldü. Hazırlanan filmlerin katalaz enzimine karşı afinite sıralaması poli(HEMA)-R-120-Fe(III) > poli(HEMA)-R-2-Fe(III) > poli(HEMA)-R-120 > poli(HEMA)-R-2 olarak belirlendi. Katalaz adsorpsiyon kapasitesinin iyonik şiddet arttıkça azaldığı gözlendi. Adsorpsiyon yolu ile yüzeye bağlanan katalaz enziminin serbest eşleniğine kıyasla optimal pH ve sıcaklık değerinde genişleme olduğu ve enzimin kararlılığının arttığı belirlendi.

Abstract:
Polymeric films are widely used in medical and biotechnological fields, and in the preparation of different sorbents in the field of chromatography, or in enzyme immobilization for sensors and enzyme reactor applications. In this work, catalase enzyme was immobilized on poly(2-hydroxyethyl methacrylate), poly (HEMA) films by reversible adsorption. In the first step polymer, films were prepared by UV photo-polymerization and the surface of the films was functionalized with two different reactive dye ligand. The ligands were attached via nucleophilic substitution reaction on the films. The chlorine group on the triazine ring of the Reactive Red 2 (R-2) and Reactive Red 120 (R-120) dye ligands were reacted with the hydroxyl group of the poly(HEMA) films by this way, the dye molecules were covalently bounded to the film surface. Surface functionalized poly (HEMA)-R-2 and poly (HEMA)-R-120 films were chelated with iron ions and generated metal chelated affinity films. After preparation of metal-chelated affinity membranes and studies of characterizations, polymeric affinity films were used to absorb of catalaseenzymes from the aquatic environment. In the adsorption process of the catalase enzyme onto the affinity films, the effects of the system parameters (pH, time, initial concentration of catalase enzyme, temperature and ionic strength etc.) were studied in the batch system. Although the maximum catalase adsorption with the poly(HEMA)-R-2 and poly(HEMA)-R-120 film was observed at pH 5,0, this value was found at pH 6,0 for the poly(HEMA)-R-2-Fe(III) and poly(HEMA)-R-120-Fe(III) film. The affinity ranking of prepared films against the catalaseenzyme were determined as poly(HEMA)-R-120-Fe(III) > poly(HEMA)-R-2-Fe(III) > poly(HEMA)-R-120 > poly(HEMA)-R-2. The catalase adsorption capacity was reduced as the ionic strength increased. It has been determined that the immobilization of catalase enzyme via adsorption increased the optimal pH and temperature values compared to the free counterparts, and the stability of the enzyme increases.