Geri Dön

Poliakrilat bazlı hidrojel matrislerin sentezi ve enzim immobilizasyonunda kullanımı

Synthesis of polyacrylate based hydrogel matrices and their use in enzyme immobilization

  1. Tez No: 77879
  2. Yazar: HÜSEYİN ÇİÇEK
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. S. ALİ TUNCEL
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Mdroksietilmetakrilat, climetüaminoetilmetakrilat, pH'a duyarlı jel, uyan-cevap jeli, izopropilakrilamid, sıcaklığa duyarlı jel, a-kemotripsin, hydroxyethylmethacrylate, dimethylaminoethylmethacrylate, pH sensitive gels, stimuli- sensitive gels, isopropylacrylamide, thermoresponsive gels, a-chymotrypsin, enzyme immobilization
  7. Yıl: 1998
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 169

Özet

ÖZET Tez çalışmasının ilk bölümünde, nötr poli(hidroksietilmetakrilat), poli(HEMA) jel yeni bir düşük sıcaklık redoks polimerizasyon yöntemi ile sentezlenmiştir. Burada, seryum amonyum nitrat (CAN) ve glutaraldehit (GA) HEMA bazlı jel oluşumunda başlatıcı olarak kullanılmıştır. Farklı polimerizasyon koşullarında üretilen jellerin dinamik ve denge şişme davranışları incelenmiştir. Poli(HEMA) jelin denge şişme oranı artan GA derişimi ile azalırken su/HEMA hacimsel oranındaki artış ile artmıştır. Sabit üretim koşullarında denge şişme oranı artan ortam pH'ı ile artmış ve artan iyonik güç ile azalmıştır. Poli(HEMA) jellerin serbest aldehit içeriği ve mekanik dayanımı artan GA/HEMA mol oranı ile belirgin bir artış göstermiştir. İkinci bölümde, pH'a duyarlı polielektrolit jel HEMA ve dimetilaminoetilmetakrilat (DMAEM)'ın yeni bir yöntemle kopolimerizasyonu ile hazırlanmıştır. Çapraz bağ oranı düşük jeller potasyum persülfat (KPS) ile +4°C'da başlatılan kopolimerizasyonlar ile elde edilmiştir. Taramalı elektron mikroskobu çalışmaları jel matrisin oldukça gözenekli bir iç yapı ve onu çevreleyen bir deri tabakasından oluştuğunu göstermiştir. Jel oluşum kinetiği deneyleri amin fonksiyonel grubu içeren komonomer (DMAEM)'in kopolimerizasyonda hızlandırıcı olarak davrandığını göstermiştir. KPS ve DMAEM derişimlerinin ve monomer/su hacimsel oranının üretilen jellerin dinamik ve denge şişme davranışları üzerine etkisi araştırılmıştır. pH değişikliklerine karşı cevabın hızı ve büyüklüğü jelin DMAEM derişiminin artmasıyla artmıştır. Suyun polielektrolit jel matris içindeki etkin difüzyon katsayısı jellerin şişmiş ve kasılmış durumları için yatışkın olmayan difüzyon modelinin uygulanmasıyla belirlenmiştir. Ortam pH'ı 1 ve 4 aralığında değiştirilerek sağlanan şişme ve kasılma için suyun etkin difüzyon katsayısı jelin DMAEM içeriğinin artışı ile belirgin olarak artmıştır. Üçüncü bölümde, sıcaklığa duyarlı jel HEMA ve N-izopropilakrilamid (NIP AM)' m kopolimerizasyonu ile hazırlanmıştır. Poli(etilen glikol) 4000, PEG 4000 kopolimerin sıcaklığa duyarlılığını artırmak için kopolimerizasyon reçetesine dahil edilmiştir, önerilen kopolimerizasyon yöntemi ile saf poli(NIPAM) jele göre daha elastik karakter ve daha yüksek mekanik dayanıma sahip, ve sıcaklığa duyarlı NIPAM/HEMA kopolimer jeller elde edilmiştir. Kopolimerizasyon ortamındaki NIPAM/HEMA mol oranı ve PEG 4000 derişimi değiştirilerek üretilen jel matrislerin sıcaklık değişimlerine karşı denge ve dinamik cevabı incelenmiştir. Suyun sıcaklığa duyarlı jel matrisler içindeki etkin difüzyon katsayısı hem şişmiş hemde kasılmış durumlarda silindirik jelin dinamik şişme ve kasılma verilerine yatıştan olmayan difüzyon modelinin uygulanmasıyla tayin edilmiştir. Bu tezin son bölümünde, a-chymotrypsin enzimi sıcaklığa duyarlı NIPAM-HEMA kopolimer jel içinde fiziksel yolla immobilize edilmiştir. Enzim-jel silindirlerin kinetik davranışı öncelikle kesikli reaktörde incelenmiştir. Taşıyıcının sıcaklığa duyarlı karakterine bağlı olarak serbest enzim için 40°C'da gözlenen maksimum enzim aktivitesi enzim-jel sistemi ile 30°C'da elde edilmiştir. Ayrıca sıcaklığa duyarlı enzim-jel sistemininin sürekli reaktör performansı da yatışkın durum koşullarında incelenmiştir. Substrat etkin difüzyon katsayısının reaktör sıcaklığı ile değişimi enzim-jel sisteminin kinetik davranışına diflizyon-reaksiyon modelinin uygulanmasıyla belirlenmiştir. Thiele modülü ve etkinlik faktörü değerleri farklı sıcaklıklar için hesaplanmıştır. Belirlenen etkinlik faktörü değerleri görünür hidroliz hızının jel matristen substrat difüzyonu ile kontrol edildiğini göstermiştir. Jel matrisin alt kritik çözelti sıcaklığı civarında Thiele modülü değerinde ani bir artış elde edilmiştir.

Özet (Çeviri)

ABSTRACT In the first part of this thesis, a neutral poly(hydroxyethylmethacrylate), poly(HEMA) gel was synthesized by using a novel, low temperature redox polymerization method. Here, eerie ammonium nitrate (CAN) and glutaraldehyde (GA) were used to initiate the gelation of HEMA. The equilibrium and dynamic swelling behaviors of the gels produced with different polymerization conditions were investigated. An increase in the water/HEMA volume ratio caused an increase in the equilibrium swelling ratio of the gels while the equilibrium swelling ratio decreased with the increasing GA concentration in the gelation medium. With constant production conditions, the equilibrium swelling ratio increased with the increasing medium pH and decreased with the increasing ionic strength. The free aldehyde content and the mechanical strength of poli(HEMA) gels exhibited a marked increase by the increasing GA/HEMA mole ratio. In the second part, a pH sensitive polyelectrolyte gel was prepared by the copolymerization of HEMA and dimethylaminoethylmethacrylate (DMAEM). Lightly crosslinked gels were obtained by the copolymerizations initiated by potassium persulfate (KPS) at +4°C. Scanning electron microscopy studies indicated that, the gel matrix comprised of a highly porous interior along with a skin layer around it was obtained. The experiments on the kinetics of gel formation indicated that the amine containing comonomer (DMAEM) acted as an accerelator in copolymerization. The effects of KPS and DMAEM concentrations and the monomer /water ratio on the equilibrium and dynamic swelling behaviors of the produced gels were examined. The magnitude and the rate of response against the pH changes increased with the increasing DMAEM concentration of the gel. The effective diffusion coefficient of water within the polyelectrolyte gel was determined both during the swelling and shrinking of the gels, states by applying an unsteady-state diffusion model. In the swelling or shrinking induced by changing the medium pH between 1 and 4, the effective diffusion coefficient of water significantly increased with increasing DMAEM content of the gel. In the third part, a temperature sensitive gel was prepared by the copolymerization of HEMA and N- isopropylacrylamide (NTPAM). Poly(ethylene glycol) 4000, PEG 4000 was included in the copolymerization recipe to increase the thermoresponsitivity of copolymer. Poly(NTPAM-co-HEMA) copolymer gels having more elastic character and higher mechanical strength relative to pure poly(NIPAM) gel could be achieved by the proposed copolymerization method. The equilibrium and dynamic responses against the temperature changes were investigated for the gel matrices produced by changing initial NIPAM/HEMA mole ratio and PEG 4000 concentration in the copolymerization medium. The effective diffusion coefficient of water within the thermosensitive gel matrix was estimated for either swollen or shrunken states by applying an unsteady-state diffusion model on the dynamic swelling and shrinking behaviors of cylindrical gels. In the last part of this thesis, a-chymotrypsin was immobilized via physical entrapment within thermally reversible poli(NIPAM-co-HEMA) copolymer gels. The kinetic behavior of enzyme-gel cylinders was investigated first in a batch reactor. The results indicated that the overall reaction rate was controlled by the substrate diffusion through the gel matrix. Due to the thermoresponsive character of the carrier, the maximum enzyme activity could be achieved at 30°C with the enzyme-gel system while the free enzyme exhibited maximum activity at 40°C. The continous reactor performance of the thermosensitive enzyme-gel system was also investigated in steady state conditions. The variation of effective diffusion coefficient of substrate by the reactor temperature was determined by the application of a diffusion-reaction model on the kinetic behavior of the enzyme-gel system. Thiele modulus and effectiveness factor values were estimated from the continous reactor data collected at different temperatures. The determined effectiveness factor values indicated that the overall hydrolysis rate was mainly controlled by the surface diffusion through the matrix. A sudden increase in Thiele modulus was observed around the lower critical solution temperature of the gel matrix.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    442506

    Süper absorban polimer geliştirilmesi ve uygulamaları

    Development and applications of super absorbent polymers

    DUYGU ÜNER BAHAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Polimer Bilim ve TeknolojisiYıldız Teknik Üniversitesi

    Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İBRAHİM IŞILDAK

  2. Tez No

    346082

    Bir lokal anestezik madde olan lidokain'in (2-diethylamino-N-(2,6 dimethylphenyl) acetamide) etki süresini uzatmak için poli akrilat bazlı hidrojel mikrokürelerin kullanımı ve denenmesi

    Administration and experimentation of polyacrylate based hydrogel microspheres for prolonging the activity period of lidocaine (2-diethylamino-N-(2,6 dimethylphenyl) acetamide) as a local anaesthetic

    ENİSE TUĞBA KOŞKA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    BiyomühendislikHacettepe Üniversitesi

    Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET ALİ ONUR

    PROF. DR. SÜLEYMAN ALİ TUNCEL

  3. Tez No

    681133

    Yeni biobozunabilir şeker bazlı aşı-kopolimerlerinin üretimi, sentezi ve tekstil sektöründe iyon tutma özelliklerinin incelenmesi

    Production, synthesis and investigation of ion retention properties of new biodegradable sugar based graft copolymers

    KAYHAN KINOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Mühendislik BilimleriKahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. GÖKHAN CEYHAN

  4. Tez No

    75042

    Preparation of pol (vinly chloride) blends: spect ruscopic, thermal, viscosimetric, mechanical and surface characterizations

    Poli (Vinil klorür) karışımlarının hazırlanması: Spektroskopik, ısıl, viskonimetrik, mekanik ve yüzey karakterizasyonları

    OKŞAN KARAL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    1998

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BAHATTİN M. BAYSAL

  5. Tez No

    832216

    Çok duvarlı karbon nanotüp katkılı akrilamid/akrilik asit hibrit hidrojellerin mekanik ve tribolojik davranışlarının incelenmesi

    Experimetal investigation on mechanical and tribological behavior of multi-walled carbon nanotube reinforced acrylamide/acrylic acid hybrid hydrogels

    RABİA ÖZDEMİR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Makine MühendisliğiHitit Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. YUSUF KANCA

    DOÇ. DR. BENGİ ÖZKAHRAMAN

Geri Dön