Selüloz bazlı afinite membranların üretimi ve kullanım potansiyelinin araştırılması
Production of cellulose-based affinity membranes and investigation of their application potentials
- Tez No: 97900
- Danışmanlar: PROF. DR. MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: BSA, FGN, afinite membran, selüloz, immobilize metal afinite kromatografi, BSA, FGN, affinity membranes, cellulose, immobilized metal affinity chromatography
- Yıl: 2000
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 104
Özet
IV ÖZET Sunulan tez çalışmasında, selüloz bazlı afinite membranlann (Selüloz-IDA-Cu), protein saflaştınlmasında kullanılabilirliği araştınlmıştır. Bu amaçla, model proteinler olarak bovine serum albumin (BSA) ve fibrinojen (FGN) kullanılmıştır. Çalışmalar durgun ve akışlı sistemde, hem tekli protein çözeltileri, hem de ikili protein karışımları kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın ilk bölümünde mikrogözenekli selüloz asetat membranlann KOH ile muamelesi sonucu selüloz membranlar hazırlanmış ve epiklorohidrin ile aktive edilen membrana şelat ligand olarak seçilen iminodiasetik asit (IDA) immobilize edilmiştir. Gravimetrik ölçümler ile Selüloz-IDA membranın modifikasyon derecesinin ortalama %32.7 (mol) AGU olduğu saptanmıştır. FTIR spektrumları, IDA immobilizasyonu sonrasında 1664 cm“1 'deki karboksil pikinde meydana gelen şiddet artışını ortaya koymuştur. IDA immobilizasyonunu takiben metal ligand olarak seçilen Cu”“”iyonu membrana immobilize edilmiş ve yapıda kuru membran ağırlığı başına 4364 ppm Cu1“1”iyonu tespit edilmiştir. Afinite membranlann yüzey ve kesitlerine ait SEM fotoğrafları, membran yüzeyinde adsorpsiyonu engelleyecek“skin”tabakasının oluşmadığını ve membran boyunca homojen gözenek dağılımının varlığını göstermiştir. DSC termogramları ise membranlann 250°C'ye kadar termal açıdan kararlı olduklarını belirtmiştir. Durgun sistemde gerçekleştirilen adsorpsiyon deneylerinde her iki protein için denge adsorpsiyon süresi 4 saat bulunmuştur. 0.5 mg/ml başlangıç derişiminde BSA veFGN için adsorpsiyon hızlan sırasıyla, ra(j= 2.297 p.g BSA/gr kuru membran-dakika ve rad= 1.972 jag FGN/gr kuru membran-dakika olarak hesaplanmıştır. Her iki protein ile yürütülen durgun sistem tekli adsorpsiyon deneylerinde, pH=4-9 aralığındaki fosfat tampon çözeltisinde artan pH ile adsorplanan protein miktarlarının arttığı bulunmuştur. Ancak, gerçek sistemlere uygunluk açısından tüm çalışmalar pH=7.4'de gerçekleştirilmiştir. Kandaki derişimleri gözönüne alınarak BSA için başlangıç derişimi 1 mg/ml, FGN için başlangıç derişimi 0.5 mg/ml olarak alınmıştır.Bu koşullarda, 4 saat sonunda adsorplanan BSA miktarı 684.27 j^g/gr kuru membran, FGN miktarı ise 227.23 u,g/gr kuru membran olarak bulunmuştur. Selüloz ve Selüloz-IDA membranlar için her iki proteinin adsorplanan miktarlarının ihmal edilebilecek düzeyde olduğu saptanmıştır. Adsorpsiyon izotermleri 0.1-2.0 mg/ml derişim aralığında BSA ve FGN'in tek tabakalı adsorpsiy onunu göstermiştir. Langmuir adsorpsiyon parametreleri BSA için Q°=3.523 mg adsorplanan protein/gr adsorbent, b=2.23xl0"4ve FGN için Q°=0.76 mg adsorplanan protein/gr adsorbent b= 1.2x1 O*3 olarak hesaplanmıştır. Protein karışımlarından Selüloz-IDA-Cu membranlara adsorplanan BSA ve FGN miktarının, iki protein arasındaki yarışma nedeniyle tekli proteine göre daha düşük olduğu bulunmuştur. Desorpsiyon çalışmaları, %3'lük (ağırlık/hacim) SDS çözeltisinin yüksek protein geri kazanımında (BSA için %68, FGN için %34.34) etkin olduğunu göstermiştir. Floresan çalışmaları, geri kazanılan proteinlerde denatürasyonun olmadığını göstermiştir. Tekli ve ikili protein çözeltileri ile 100 cm3/saat akış hızında gerçekleştirilen adsorpsiyon çalışmaları, akış varlığının, adsorplanan BSA miktarını önemli ölçüde azalttığını, FGN adsorpsiyonunu çok az etkilediğini göstermiştir. Her durumda adsorplanan BSA miktarı FGN'den daha yüksektir. Bu durum aralarındaki histidine içeriğinin farkından kaynaklanmaktadır. Selüloz-IDA-Cu membranların tekrar kullanılabilirlikleri ve raf ömürleri incelenmiştir. Membranların en az 5 kez kullanılabileceği ve raf ömürlerinin da yaklaşık 45 gün olabileceği tahmin edilmiştir. Çalışma kapsamında hazırlanan Selüloz-IDA-Cu afinite membranların IMAC için uygun bir destek materyal olacağı sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
VI ABSTRACT In this study, the usability of cellulose-based affinity membranes (Cellulose-ID A-Cu) in protein purification processes was investigated. For this purpose, bovine serum albumin (BSA) and fibrinogen (FGN) were used as model proteins. The studies were carried out under static and flow conditions by using single and mixed-protein solutions. In the first part of the study, cellulose membranes were prepared from microporous cellulose acetate membranes by the treatment with KOH. Then chelate ligand, iminodiacetic acid (IDA), was immobilized to the membrane activated by epichlorohydrin. The average degree of modification of the Cellulose-ID A membrane was determined as 32.7 mole % AGU by means of the gravimetric measurements. FTIR spectra demonstrated an increase in the strength of the carboxyl peak at 1 664 cm“, after the IDA immobilization. Following the IDA immobilization, Cu”1“1”ion which was selected as metal ligand was immobilized to the membrane and 4364 ppm Cu“1”1- ion was detected by AAS per dry membrane weight. SEM photographs that were taken from the surface and cross- section of affinity membranes showed the absence of“skin”layer on the surface and also showed the homogeneous pore distribution throughout the membrane. DSC thermograms indicated that membranes were thermally stable up to 250°C. The equilibrium adsorption time was found to be 4 hours for both proteins during the static adsorption experiments. The calculated adsorption rates for BSA and FGN were rad=2.297 ug BSA/gr dry membrane-minute, and rad=1.972 ug FGN/gr dry membrane-minute, respectively in the initial protein concentration of 0.5 rngml“1. In the single protein adsorption experiments performed in static condition, the amount of adsorbed protein increased with increasing pH in the range of pH= 4-9. However, all the studies were performed at pH= 7.4 in order to be consistent with physiological systems. Initial concentrations of BSA and FGN were selected as 1 rngml'1 and 0.5 mgml”1, respectively by taking into account their plasma concentrations. At these conditions, the adsorbed amounts of BSA and FGN werevıı determined as 684.27 ug and 227.23 \xg per dry membrane weight, respectively. In the case of Cellulose and Cellulose-IDA membranes, the adsorbed amounts were negligible. The adsorption isotherms represented a monolayer of BSA and FGN at 0.1-2 mgml“1 concentration range. The Langmuir adsorption parameters were calculated for BSA, Q°=3.523 mg adsorbed protein/gr adsorbent, b=2.23xl0”4 and for FGN Q°=0.76 mg adsorbed protein/gr adsorbent, b=1.2xl0"3. The adsorbed quantities of BSA and FGN on the Cellulose-ID A-Cu membrane in the mixed protein system were less than that of the single proteins, due to the competition between them. The desorption studies showed that 3% (wt/vol) SDS solution was effective for obtaining high protein recoveries, i.e. 68% for BSA, 34.34% for FGN, at the end of 2 hours desorption period. The fluorescence studies verified the absence of denaturation in the recovered proteins. The adsorption studies which were carried out using the single proteins and mixed protein solutions at flow rate of 100 cm3/h showed that adsorbed quantities of BSA decreased markedly in the presence of flow, however, flow slightly affects the adsorption of FGN. In each cases adsorbed quantities of BSA was higher than that of FGN. This is attributable to the difference in the histidine residue content between them. Furthermore, the reusabilities and shelf life of Cellulose-IDA-Cu membranes were investigated. It was estimated that they are usable at least five times and their shelf life is about 45 days. It is concluded that the Cellulose-IDA-Cu affinity membranes prepared in this study revealed good properties as a supporting matrix for IMAC.
Benzer Tezler
- Biyopolimer bazlı biyosorbentlerin sentezi, karakterizasyonu ve biyoafinite uygulamaları
Synthesis, characterization of biopolymer based biosorbents and bioaffinity applications
AYDAN GÜLSU
- Synthesis of bleach activators for textile industry
Tekstil sektörü için ağartma aktivatörlerinin sentezi
PELİN ALTAY
Doktora
İngilizce
2021
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEVİN ÇİĞDEM GÜRSOY
- İnsan trombositlerinden nitrik oksit sentaz enziminin ve insan serumundan Paraoksonaz-1 enziminin saflaştırılması, bazı ilaçların bu enzimlerin aktiviteleri üzerine etkilerinin incelenmesi
Purification of nitric oxide synthase enzyme from human platelets and Paraoxonase-1 enzyme from human serum, investigation effects of some drugs on the enzymes activity
ZUHAL ALIM
- Bazı flavonoidlerin antioksidan kapasitelerinin belirlenmesi, asetilkolinesteraz ve karbonik anhidraz enzimleri üzerine etkilerinin incelenmesi
Determinaton of some flavonoids' antioxidant capacity and investigation of their effects on acetycholinesterase and carbonic anhydrase izoenzymes
BERATİYE İNAN ÇAKIR
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
BiyokimyaAğrı İbrahim Çeçen ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT ŞENTÜRK
- Selüloz esaslı liflerin katyonize edilerek boyama ve baskı özelliklerinin geliştirilmesi
The improvement of dyeing and printing properties of cellulosic fibers by cationization treatment
ESEN ÖZDOĞAN
Doktora
Türkçe
2003
Tekstil ve Tekstil MühendisliğiEge ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NECDET SEVENTEKİN