Polimerik mikrokürelere protein immobilizasyonu ve ilgili kinetik modellerin geliştirilmesi
Protein immobilization on polymeric microspheres and development of related kinetic models
- Tez No: 84127
- Danışmanlar: PROF. DR. ABDURRAHMAN TANYOLAÇ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1999
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 165
Özet
özet ÖZET Sunulan çalışmanın ilk bölümünde süspansiyon polimerizasyonu ile gözeneksiz 50- 250 um boyut aralığında P(EGDMA/HEMA) gözeneksiz mikroküreler üretilmiş ve dar boy dağılımlı 105-125 um'lik bölümü araştırmada kullanılmıştır. Bu mikrokürelerin modifiye formlarının hazırlanması aşamalarında en uygun derişimler; yüzeydeki HEMA hidroksil gruplarının periyodat oksidasyonunda 0.5 mmol/g polimer periyodat; ikinci basamak olan uzatma kolu (hekzametilendiamin, HMD A) takılması aşamasında 4 mg HMDA/ml; üçüncü ve son aşamada en yüksek immobilizasyon için gram polimer basma hacimce % 1.25 bifonksiyonel aldehit içeren glutaraldehit olarak saptanmıştır. Partiküllere bağlanacak model enzim olarak seçilen üreazın immobilizasyonunda optimum koşullar; başlangıç serbest üreaz derişimi 0.5 mg/ml; immobilizasyon ortam pH'ı 5.5; immobilizasyon süresi 180 dakika; immobilizasyon ortam sıcaklığı 37°C, immobilizasyon ortamına immobilizasyon sırasında ilave edilen EDTA derişimi 1*0-3 M aktivite tayin ortamı pH 7.4; aktivite tayini ortamı sıcaklığı 37°C ve aktivite tayin ortamına ilave edilen EDTA derişimi 1*10-3 M olarak bulunmuştur. Çalışmanın ikinci aşamasında modifiye P(EGDMA/HEMA) mikrokürelerde üreaz immobilizasyon kinetiği ve ilgili hız sabitlerinin belirlenmesi için bir model önerilmiş, serbest üreazın zamana karşı çözeltideki derişimi ve aktivitesi tayin edilmiştir. Bu modelin kinetik sabitleri, literatürde yer alan kütle aktarım katsayısı bağıntıları kullanılarak bir paket program yardımıyla hesaplanmıştır. Kimyasal bağlanma reaksiyon hız sabitinin fiziksel adsorbsiyon hız sabitinden büyük olduğu model, immobilizasyonun ilerleyen sürelerinde yığın çözeltide gözlenen enzim derişimi salınımlarını simule edebilmektedir. Çalışmanın üçüncü aşamasında üreaz immobilize P(EGDMA/HEMA) mikroküreler ile farklı substrat besleme derişimlerinde sürekli sistem (CFSTR) deneyleriÖzet gerçekleştirilmiştir. Bağlı enzimin reaksiyon kinetiğinin Michaelis-Menten olduğu saptanmış, kütle transfer direncinden arındırılmış kinetik parametreler bu deney seti sonuçlarının yine aynı paket programda değerlendirilmesiyle bulunmuş ve serbest enzime ait katsayılarla karşılaştırılmıştır. Karıştırma hızının enzim aktivitesine etkisi aynı sürekli beslemeli deney sistemi kullanılarak incelenmiş ve yüksek karıştırma hızlarının immobilize enzimde aktivite kayıpları meydana getirdiği, deneysel kl değerinin literatür bağıntılarının sonuçlarından çok küçük olduğu bulunmuştur. Çalışmanın dördüncü aşamasında üreaz immobilize mikroküreler ile farklı akış hızlarında dolgulu kolon deneyleri yapılmış ve sonlu farklar yöntemiyle kolondaki kütle aktarım katsayıları belirlenmiştir. Bu deneyler sonucunda bulunan km değerinin CFSTR deneylerde bulunun kL'ler gibi çok küçük olduğu gözlenmiştir. Bu sonuçlar ve immobilize enzimin artan Km değeri partikül yüzeyinde sıvı film direncine ek başka bir direnç daha olduğunu ve bunun değerinin akış hızıyla değiştiğini göstermiştir. Son aşamada ise üreaz immobilize kroküreler ile kandan üre uzaklaştırılması çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda öncelikle araştırmada sentezlenen mikrokürelerin kan uyuşabilirlik testleri gerçekleştirilmiş ve kan pıhtılaştırma mekanizmasına etkileri araştırılmıştır. Kandan üre uzaklaştırılması deneyleri çerçevesinde böbrek yetmezliği olan hastalardan sağlanan kan örneklerinde bilirubin üre azotu (BUN) tayinleri yapılmış ve BUN değerlerinde meydana gelen azalma tespit edilmiştir. Anahtar Kelimeler. Polimerik P(EGDMA/HEMA) mikroküreler, Üreaz immobilizasyonu, Bağlanma kinetiği, Dolgulu kolon, Kandan üre uzaklaştırılması.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT In the first part of this study, nonporous P(EGDMA/HEMA) microbeads with 50- 250 Jim (in diameter) size distribution were produced by suspension polymerization and microbeads with narrow size distribution, 105-125 um, were used in the research. Optimum concentrations in reactive modified microbeads preparation steps were determined as follows: in the periodate activation of surface hydroxyl groups of HEMA 0.5 mmol/g polimer periodate; in the spacer-arm (hexamethylenediamine, HMDA) bounding step 4 mg HMDA/ml; at the last step, glutaraldehyde with bifunctional aldehyde groups was 1.25 % (v/v). Optimum conditions of the immobilization of a model protein, urease enzyme, onto particles were determined as follows; initial free urease concentration 0.5 mg urease/ml; immobilization medium pH 5.5; immobilization period 180 min; immobilization medium temperature 37°C; EDTA concentration in immobilization solution lxlO-3 M; pH of activity test 7.4; activity test temperature 37°C and EDTA concentration in activity test solution lxlO"3 M. In the second part of the research, a model for the kinetics of immobilization of urease onto modified P(EGDMA/HEMA) microbeads was proposed and concentration of free urease in the solution and its activity were assayed with respect to time to estimate rate constants of the proposed kinetic model. The related kinetic constants of the immobilization model were estimated through a canned program by using mass transfer coefficient correlations in the literature. The proposed model in which chemical bonding reaction rate constant was slightly greater than that of forward physical adsorption rate was capable of simulating fluctuating free enzyme concentration in the bulk solution.Abstract iv In the third step, ontinuously feed and stirred tank reactor (CFSTR) experiments were performed with enzyme urease immobilized P(EGDMA/HEMA) particles for various substrate feed concentrations. Experimental results were subjected to a canned program to establish a kinetic model for immobilized enzymes. Michaelis-Menten kinetics was determined as tha best fit along with related intrinsic - resistance free - kinetic parameters and compared with those of free enzyme. The effects of stirring rate on immobilized enzyme activity was tested in the same continuous system and it was observed that very high stirring rates caused small activity losses of immobilized enzyme particles and experimental &l values were highly smaller than those of the literature expressions. In the fourth phase, packed bed runs were conducted with urease immobilized P(EGDMA/HEMA) particles at different flow rates and mass transfer coefficients, k^, in the column were estimated using the finite difference method. As observed in CFSTR #l determinations, packed bed studies yielded very low k^ values in contrast to those of literature estimations. These results as well as increased Km values after immobilization denoted that, in addition to the liquid film resistance at particle surface, there was another resistance for mass transfer which was strongly affected by the flow rate. Last part of the study deals with the use of urease immobilized particles for removal of urea from blood. In this context, first blood compatibility of the particles were tested and the effects on blood coagulation were investigated. The particles were finally applied for the removal of BUN (blood urea nitrogen) from blood taken from patients with renal kidney failure. Key words : Polymeric P(EGDMA/HEMA) microspheres, Urease immobilization, Binding kinetics, Packed bed, Removal of urea from blood.
Benzer Tezler
- Biomedical application of an enzymatically synthesized biopolyester
Enzimatik olarak sentezlenmiş bir biyopoliesterin biyomedikal uygulaması
ŞENOL BEYAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Poliglisidil metakrilat mikrokürelere anti C-reaktif protein immobilizasyonu ve tanı amaçlı kullanımı
Anti c-reactive protein immobilization onto polyglysidil methacrylate microspheres and it's use for diagnosis
ERİNÇ OZAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
Kimya MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. HAKAN AYHAN
- Preparation of immunoaffinity microbeads for removal of cholesterol from hypercholesterolemic human plasma
Hiperkolesterolemik insan plazmasından kolesterol uzaklaştırılması için immunoafinite mikrokürelerin hazırlanması
HANDAN YAVUZ
- Taşıyıcılı ve taşıyıcısız sistemlerde peroksidaz enziminin karakterizasyonu
Characterization of immobilized enzyme systems on carrier-bound and carrier-free systems
CEREN TOPÇULAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. HAKAN AYHAN
- Preparation of immobilized metal affinity sorbents
İmmobilize metal afinite sorbentlerinin hazırlanması
MÜFRETTİN SARI