Yeni nesil polimerik nanoyapıların hazırlanması ve enzim immobilizasyonunda kullanılması

Abstract

İmmobilize metal afinite kromatografisi (IMAC), proteinler, peptitler, nükleik asitler, hormonlar ve enzimler için yaygın bir analitik ve hazırlayıcı ayırma metodu olmuştur. Sonuçların gelişmesi, ileri düzeyde ve hassas protein ayırma teknolojilerinin ilerlemesi ile yakından ilgilidir. Sonuçta, immobilize metal afinite kromatografisi, protein ayrılmasında, ayırma gücünü arttırmak için prefrontal bir metot olarak genişçe kullanılmaktadır. IMAC’in diğer analitik teknolojilerle kombinasyonu, metalloproteom ve post-translasyonel modifikasyonları karakterize etmek için başarılı bir şekilde değerlendirilmektedir. Enzim taşıyıcı materyaller içinde ayırma, genel olarak, adsorplanmış enzimlerin etkisini arttırabilir. Tutucu yüzey varlığında, daha küçük parçacıklar, enzimlerin tutunması için, parçacıkların birim kütlesi başına daha geniş bir yüzey bulabilir. Cu (II) bağlı poli (etilen glikol dimetakrilat-co-metakroil amidotriptofan) [nano-poli (EGDMA-MAT)] nanoyapılar, bir aminoasit monomeri olarak kullanılan 100 nm boyutundaki N-metakroil-(L)-triptofan metil ester (MAT) ile, yüzey aktif madde serbest emülsiyon polimerizasyon metodu aracılığıyla hazırlanmıştır. MAT, metakroil klorür ve L-triptofan metil ester kullanılarak sentezlenmiştir. Nanoyapılar nanopoli (EGDMA-MAT)’nin L-Triptofan grupları sonradan Cu2+ iyonları ile şelatlanmıştır (nano-poli (EGDMA-MAT)- Cu2+) . Nano-poli (EGDMA-MAT) nanoyapılar ve nano-poli (EGDMA-MAT)- Cu2+ nanoyapılar üzerine sulu çözeltiden Lakkaz (benzendiol: oksijen oksidoredüktaz; EC 1.10.3.2) immobilizasyonu bir grup sistemi içinde araştırılmıştır. Gözeneksiz nanoyapıların spesifik yüzey alanı 1902.3 m2/g olarak bulunmuştur. Nano-poli(EGDMA-MAT) nanoyapılar fourier transform infrared specktroskopi (FTIR), ve tarayıcı elektron mikroskobu (SEM) ile karakterize edilmiştir. Azot için MAT’ın elementel analizi 1.36 mmol/g polimer olarak değerlendirilmiştir. Nano-poli(EGDMA-MAT)-Cu2+ üzerine maksimum Lakkaz adsorpsiyonu pH 5.0’de gözlenmiştir. En yüksek adsorpsiyon değeri (1144 mg/g), poli(EGDMA-MAT)-Cu2+ sulu çözeltide kullanıldığı zaman gözlenmiştir. Lakkaz moleküllerinin, adsorpsiyon kapasitesinde fark edilebilir bir kayıp olmaksızın nano-poli(EGDMA-MAT)-Cu2+ ile defalarca adsorbe ve desorbe edilebileceği saptanmıştır.

IMAC has become a widespread analytical and preparative separation method for therapeutic proteins, peptides, nucleic acids, hormones, and enzymes. The progress of proteomics is closely related with the development of advanced and sensitive protein separation technologies. In proteomics, Immobilized metal affinity chromatography (IMAC) has been widely employed as a prefractionation method to increase the resolution in protein separation. The combination of IMAC with other protein analytical technologies has been successfully utilized to characterize metalloproteome and post-translational modifications. Reduction in the size of enzyme-carrier materials can generally improve the efficiency of adsorbed enzymes. In the case of surface attachment, smaller particles can provide a larger surface area for the attachment of enzymes, leading to higher enzyme loading per unit mass of particles. Cu(II) attached poly(ethylene glycol dimethacrylate-co-methacryloly amidotryptophan) [nano-poly(EGDMA-MAT)] nanospheres with a size of 100 nm utilizing N-methacryloly-(L)-tryptophan methyl ester (MAT) as an aminoacid monomer was prepared via surfactant free emulsion polymerization method. MAT was synthesized using methacryloyl chloride and L-tryptophan methyl ester. L-Tryptophan groups of the nano-poly(EGDMA-MAT) nanospheres were then chelated with Cu2+ ions (nano-poly(EGDMA-MAT)–Cu2+). Laccase (benzendiol: oxygen oxydoreductase; EC 1.10.3.2) immobilization onto the nano-poly(EGDMA-MAT) nanospheres and nano-poly(EGDMA-MAT)–Cu2+ nanospheres from aqueous solutions was investigated in a batch system. Specific surface area of the nonporous nanospheres was found to be 1902.3 m2/g. Nano-poly(EGDMA-MAT) nanospheres were characterized by fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and scanning electron microscopy (SEM). Elemental analysis of MAT for nitrogen was estimated as 1.36 mmol/g polymer. The maximum Laccase adsorption on the nano-poly(EGDMA-MAT)-Cu2+ was observed at pH 5.0. Higher adsorption values (up to 1144 mg/g) were obtained when the nano-poly(EGDMA-MAT)-Cu2+ were used from aqueous solutions. Laccase molecules could be repeatedly adsorbed and desorbed with the nano-poly(EGDMA-MAT)-Cu2+ without noticeable loss in the Laccase adsorption capacity.