Preparation of immobilized metal affinity sorbents
İmmobilize metal afinite sorbentlerinin hazırlanması
- Tez No: 197105
- Danışmanlar: PROF.DR. ADİL DENİZLİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyokimya, Biyomühendislik, Kimya, Biochemistry, Bioengineering, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Mikroküre, mmobilize Metal Afinite Kromatografisi ( MAK), Katalaz mmobilizasyonu, Pseudo-spesifik Ligandlar, Manyetik poli(HEMA-MAC)tanecikleri, Manyetik Akışkan Yatak, Microspheres, Magnetic poly(HEMA-MAC) Beads, Immobilized MetalAffinity Chromatography, Catalase Immobilization, Pseudo-spesific Ligands, MSFB
- Yıl: 2005
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 155
Özet
ÖzMMOB L ZE METAL AF N TE SORBENTLER N N HAZIRLANMASIMÜFRETT N SARIÖZBu çalışmada, katalaz enziminin immobilizasyonu ve sulu çözeltilerden etkin birşekilde ayrılması için yeni bir yaklaşım geliştirilmiştir. Bu amaçla; AfiniteKromatografisi yöntemleri arasında, son yıllarda yoğun bir uygulama alanı bulan,mmobilize Metal Affinite Kromatografisi (IMAK) kullanılmıştır. Katalaz, Fe3+ iyonu ilemetal şelat oluşturabilen, fonksiyonel grupları bulunan ligandlara sahip, manyetikafinite sorbentleri ile etkileştirilmiştir. N-metakriloilamidosistein (MAC) kullanılarakmanyetik metal şelat sorbentler hazırlanmıştır. Ligand olarak seçilen (MAC),Metakriloil klorür ve L-sistein metil esterin tepkimesiyle sentezlenmiştir. Daha sonra2-hidroksietil metakrilat (HEMA) ve MAC monomerleri, sulu dispersiyon ortamındave Fe3O4 varlığında, süspansiyon polimerizasyonuyla polimerleştirilmiş ve ortalama150-250 m boyutlarında manyetik mikroküreler elde edilmiştir. Enzim taşıyıcısorbent hazırlamak için kullanılan bu uygulamanın, bilinen diğer yöntemlere göre birçok avantajı vardır. Genelde, immobilize metal afinite taşıyıcılarınınhazırlanmasındaki en kritik, zaman alıcı ve pahalı basamak, metal şelatlayıcı ligandınadsorpsiyon matriksine aktivasyonla bağlanması basamağıdır. Bu yöntemde ise MACkomonomeri metal şelatlayıcı ligand olarak davranmakta ve ekstra modifikasyonbasamaklarına ihtiyaç duyulmaksızın metal iyonları, süspansiyon polimerizasyonusonrasında yapısına MAC katılan manyetik kürelere doğrudan yüklenebilmektedir.Manyetik kürelerin spesifik yüzey alanı 92.6 m2/g olarak bulunmuştur. Manyetikpoli(HEMA-MAC) küreleri Nükleer Manyetik Rezonans Spektroskopisi ve TaramalıElektron Mikroskop yöntemleri kullanılarak karakterize edilmiştir. Polimerik yapıdakimanyetik partiküllerin varlığı Elektron Spin Rezonans spektroskopisiyle belirlenmiştir.Elementel analiz sonucu manyetik mikrokürelerin MAC içeriği 55.4 mol/g olarakbulunmuştur. Şişme oranı 62% olarak saptanan Fe3+-şelatlanmış manyetik kürelerhem kesikli hem de manyetik olarak akışkanlaştırılmış yatak sistemindeki (MSFB)katalaz adsorpsiyon deneylerinde kullanılmıştır. Adsorpsiyon deneyleri, pH, iyonikşiddet, enzim konsantrasyonu, sıcaklık gibi farklı ortam koşullarında incelenmiştir.iÖzMaksimum adsorpsiyon kapasitesine pH 5'de ulaşılmış ve bu pH değerindemaksimum adsorpsiyon kapasitesi kesikli sistemde 192 mg/g, manyetik olarakakışkanlaştırılmış yatak sisteminde ise 256,3 mg/g olarak saptanmıştır. Manyetikpoli(HEMA-MAC)-Fe3+ matriksine immobilize olmuş katalazın Km değeri 32.6'dır vebu değer serbest katalazın Km değerinden (22.8) daha büyüktür. Depolamakararlığının immobilizasyondaki artışa paralel olarak arttığı görülmüştür. Tekrarlananadsorpsiyon-desorpsiyon döngüsünde, adsorpsiyon kapasitesi ve enzim aktivitesindeönemli bir azalma gözlenmeksizin polimerik partiküller tekrar tekrar kullanılabilmiştir.Gerek kesikli sistem gerekse de MSFB sistemindeki yüzey adsorpsiyon davranışlarıincelenmiş, Langmuir ve Freunlich adsorpsiyon izotermleri saptanmış ve her ikisistemde gerçekleşen adsorpsiyon davranışlarının da Langmuir Adsorpsiyonmodeline daha çok uyduğu görülmüştür. Ayrıca adsorpsiyon kinetiğinin birinci derecekinetik modelle örtüştüğü saptanmıştır. Aynı şartlarda yapılan deneylerde MSFBsistemindeki adsorpsiyon değerlerinin kesikli sistemde saptanan değerlerden yüksekolduğu görülmüştür.
Özet (Çeviri)
AbstractPREPARATION OF IMMOBILIZED METAL AFFINITY SORBENTSMÜFRETT N SARIABSTRACTIn this study, a novel and new approach has been developed to achieve reversibleimmobilization of catalase by metal chelate affinity interaction on magnetic beads.A magnetic metal-chelate adsorbent utilizing N-methacrylolyamidocysteine (MAC)as a metal-chelating ligand was prepared. MAC was synthesized by usingmethacryloyl chloride and L-cysteine methyl ester dihydrochloride. Magnetic beadswith an average size of 150-250 m were obtained by suspension polymerizationof 2-hydroxyethyl methacrylate (HEMA) and MAC carried out in aqueousdispersion medium in the presence of Fe3O4. This approach for the preparation ofenzyme carrier has several advantages over conventional immobilization methods.An expensive, time consuming and critical step in the preparation of immobilizedmetal-affinity carrier is coupling of a chelating ligand to the adsorption matrix. Inthis procedure, comonomer MAC acted as the metal-chelating ligand, and it ispossible to load metal ions directly on the beads without further modification steps.Specific surface area of the magnetic beads was found to be 92.6 m2/g. Mag-poly(HEMA-MAC) beads were characterized by Nuclear Magnetic Resonance andScanning Electron Microscopy. The presence of magnetite particles in thepolymeric structure was confirmed by Electron Spin Resonance. Elementalanalysis of magnetic beads was performed by using nitrogen stoichiometry toevaluate the degree of MAC incorporation and it was found to be 55.4 mol/gpolymer. Then, Fe3+ ions were chelated on the magnetic beads. Fe3+-chelatedmagnetic beads with a swelling ratio of 62% were used in the adsorption ofcatalase in batch and and magnetically stabilized fluidized bed (MSFB) system.Adsorption experiments were investigated under different medium conditions in abatch system (i.e., medium pH, protein concentration, temperature, and ionicstrength). The maximum catalase adsorption capacity of the mag-poly(HEMA-MAC)-Fe3+ beads was observed as 192 mg/g in Batch system and 256.3 mg/g inMSFB system at pH 5. The Km value (32.6 mM) for immobilized catalase mag-iiiAbstractpoly(HEMA-MAC)-Fe3+ was higher than that of free catalase (22.8 mM). Storagestability was found to increase with immobilization. It was observed that catalasecould be repeatedly adsorbed and desorbed without significant loss in adsorptioncapacity or enzyme activity. Langmuir and Freundlich adsorption isotherms weredetermined for Batch and MSFB systems. It can be noted that Langmuir adsorptionmodel is more favorable for these systems. Pseudo-first and Pseudo-second orderkinetics of the experimental data for the adsorbent were investigated. Resultsshowed that Catalase adsorption onto metal-chelated poly(HEMA-MAC) beadswas much more obeyed the first order kinetic model. Finaly, all adsorption valuesobtained in MSFB system are greater than that of batch system.
Benzer Tezler
- 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
MUHAMMED İRFAN TÜRKER
- Toksik melaminin uzaklaştırılmasına yönelik afinite matriksinin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterizatıon of an affinity matrix to remove toxic melamine
SİMGE ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
KimyaDokuz Eylül ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MÜNİRE NALAN TÜZMEN
- Design of monolithic rods for antibody purification
Antibadi saflaştırılması için monolitik çubukların tasarımı
NİLAY BERELİ
- Yeni afinite destek materyalinin hazırlanması: Destek materyalinin yüzey özelliklerinin , adsorpsiyon mekanizmasının aydınlatılması
Preparation of affinity support for seperation of lysozym: Characterization of surface properties and adsorption mechanism
HÜLYA SARIBEK ÇİMEN
- Preparation, characterization and performance of arsenic selective anion exchange membranes
Arsenik seçici anyon değiştirici membranların hazırlanması, tanımlanması ve başarımı
ZEYNEP ÇOLAKOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Kimya MühendisliğiEge ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA DEMİRCİOĞLU