Sentetik ve doğal polimerik gözenekli yapılara enzim immobilizasyonu ve biyoteknolojik uygulamaları
Enzyme immobilization into synthetic and natural polymeric porous structures and their biotechnological applications
- Tez No: 684047
- Danışmanlar: PROF. DR. NURETTİN ŞAHİNER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Kimya, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Biotechnology, Chemistry, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 159
Özet
Bu tez çalışması kapsamında, enzim immobilizasyonunda kullanılmak üzere sentetik p(HEMA), p(AAm), p(AMPS), p(APTMACl), p(Amfoter) ve PEI kriyojelleri ile doğal polimer olan CMC ve Dekstran dan kriyojeller hazırlanmıştır. Süper makro gözenekli bu kriyojellerin sentezi için kullanılan bileşenler ile birlikte α-glikosidaz (α-Glu) ve Üreaz enzim çözeltileri değişik miktarlarda eklenerek gözenekler içerisine immobilize edilmiştir. İçerisine enzim yerleştirilmiş (enzim@kriyojel) kriyojellerin karakterizasyonu SEM, FT-IR ve TGA cihazları ile yapılmıştır. Hazırlanan enzim@kriyojel sistemlerinde immobilizasyon verimleri %80'in üzerinde bulunmuştur. Serbest α-Glu enzimi için en yüksek aktivitenin gözlendiği optimum koşullar 37 oC ve pH 6,8 iken aynı sıcaklıkta α-Glu@p(HEMA) ve α-Glu@p(AAm) kriyojelleri için pH 6,8, α-Glu@p(AMPS) kriyojelleri için pH 8,0 ve α-Glu@p(APTMACl) kriyojelleri için pH 5,0'da %90'ın üzerinde aktivite gözlenmiştir. α-Glu@p(Amfoter) kriyojel sistemleri için ise pH 5,0-9,0 aralığındaki tüm değerlerde %70'ten yüksek aktivite gözlenmiştir. Üreaz@PEI kriyojel sistemlerinin, pH 5,0-9,0 ve 15-45 oC sıcaklık aralığında, serbest enzimin optimum koşulları (pH 7,0, 37 oC) dışında, serbest enzime göre daha yüksek aktiviteye sahip olduğu gösterilmiştir. Ayrıca, Üreaz enzimi immobilize edilmiş CMC ve Dekstran kriyojelleri %90'nın üzerinde immobilizasyon verimine sahip olmalarına rağmen serbest Üreaz enzimine göre daha düşük aktivite gösterdikleri belirlenmiştir. Buna rağmen bu kriyojeller tekrar kullanım ve depolama çalışmalarında serbest enzime göre daha yüksek kararlılık göstermiştir. Tez kapsamında hazırlanan enzim@kriyojel sistemlerinin serbest enzime kıyasla en az 10 kez yüksek aktivite ile kullanılabileceği ve kriyojel içerisinde immobilizasyonun enzimlerin saklama sürelerini oldukça arttırdığı belirlenmiştir. Michaelis-Menten kinetik parametreleri, lineer ve non-lineer Lineweaver-Burk denklemleri kullanılarak hesaplanmıştır. Hazırlanan enzim@kriyojel sistemlerinin serbest enzimlere göre daha yüksek Km değerleri hesaplanması, substratın enzim için afinitelerinin azaldığını göstermiştir. Bununla beraber, rozmarinik asit çözeltisi kullanılarak gerçekleştirilen enzim deaktivasyon çalışmalarında serbest α-Glu ve α-Glu@kriyojel sistemleri benzer davranışlar göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Within the scope of this thesis, synthetic p(HEMA), p(AAm), p(AMPS), p(APTMACl), p(Amphoter) and PEI cryogels and CMC and Dextran as natural polymeric cryogels were prepared for use in enzyme immobilization. Together with the components used in synthesis of these super macroporous cryogels, different amounts of α-glucosidase (α-Glu) and Urease enzyme solutions were added into reaction and immobilized within the pores of cryogels. The characterization of the enzyme-embedded (enzyme@cryogel) cryogels was performed via SEM, FT-IR and TGA devices. Immobilization yields of the enzyme@cryogel systems were found to be over 80%. The optimum conditions of free α-Glu where the highest enzyme activity is found to be at 37 oC, and pH 6.8, and at the same temperature the optimum pHs for α-Glu@p(HEMA) and α-Glu@p(AAm) cryogels was observed at 6.8 whereas more than 90% activity was observed at pH 8.0 for α-Glu@p(AMPS) cryogels and at pH 5.0 for α-Glu@p(APTMACl) cryogels. For α-Glu@p(Amphoter) cryogel systems, higher than 70% activity was observed at all pHs in 5.0-9.0 range. Urease@PEI cryogel systems at pH 5.0-9.0 and temperature 15-45 oC ranges were shown higher activities with respect to the free enzyme except for the optimum conditions of the free enzyme (pH 7.0, 37 oC). Additionally, even though more than 90% urease immobilization efficiency was observed for CMC and Dextran cryogels, a lower activity compared to that of the free enzyme was determined. Nevertheless, these cryogels showed higher stability than the free enzyme in reuse and storage studies. It was established that the enzyme@cryogel systems in comparison to the free enzyme can be used at least 10 times sequentially with higher activities and the immobilization of enzyme within the cryogels considerably increases storage time of enzymes for extended time durations. Michaelis-Menten kinetic parameters were calculated using linear and non-linear Lineweaver-Burk equations. Accordingly, the prepared enzyme@cryogel systems exhibited decreased substrate affinities as higher Km values were calculated then free enzymes. Besides, free α-Glu and α-Glu@cryogel systems showed similar inhibition trend in the enzyme deactivation studies using rosmarinic acid solution as deactivator.
Benzer Tezler
- Construction of a functional biodegradable bone tissue engineering scaffold for enhanced biomineralization
Biyomineralizasyonu tetikleyen, fonksiyonel ve biyobozunur bir kemik doku mühendisliği iskelesi yapımı
İNAS ÖZCAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATMA NEŞE KÖK
- Controlled delivery of chalcone via biopolyester nanohybrid
Biyopoliester nanohibrit ile kalkonun kontrollü salımı
YASEMİN KAPTAN
Doktora
İngilizce
2022
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Controlled release of tetracycline hydrochloride from silica based polycaprolactone nanohybrides
Silika esaslı polikaprolakton nanohibritlerden tetrasiklın hidroklorürün kontrollü salınımı
AYBUKE CENGİZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Application of human mesenchymal stem cells to 3D silk fibroin scaffolds for cardiac tissue engineering
İnsan mezenkimal kök hücrelerinin 3B ipek fibroin yapı iskelelerine uygulanarak kardiyak doku mühendisliğinde kullanılması
GİZEM MERVE ŞAHİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATMA NEŞE KÖK
DR. YÜKSEL ÇETİN
- Rational design of hydro- and organo-cryogels
Hidro- ve organo-kriyojellerin rasyonel tasarımı
BERKANT YETİŞKİN