Manyetik nanopartiküllere papain enziminin immobilizasyonu ve proteinlerin enzimatik hidrolizinde kullanımı

Abstract

Bu tezde manyetik poli(HEMA-GMA)nanopartikülleri emülsiyon polimerizasyon tekniği ile hazırlanmış ve bu manyetik nanopatiküllere Cibacron Blue F3GA kovalent olarak bağlanmıştır. Sentezlenen manyetik nanopartiküller FTIR, ESR, SEM, AFM ve SEM-EDX analizi kullanılarak karakterize edilmiştir. Elde edilen sonuçlar sentezlenen nanopartiküllerin manyetik özellikte, yaklaşık 200 nm çapında ve küresel olduğunu göstermiştir. Manyetik poli(HEMA-GMA) nanopartiküllerine bağlanan Cibacron Blue F3GA miktarı 173.96 µmol/g olarak bulunmuştur. Boya bağlı manyetik nanopartiküllere papain adsorpsiyonu kesikli sistemde gerçekleştirilmiş ve papain adsorpsiyonuna pH'ın, başlangıç papain derişiminin, ortam sıcaklığının ve iyonik şiddetin etkisi de araştırılmıştır. Boya bağlı manyetik nanopartiküllere adsorplanan maksimum papain miktarı pH 7.0 HEPES tamponunda hazırlanmış 1.0 mg/mL papain derişiminde 764.0 mg/g polimer olarak bulunmuştur. Adsorpsiyonun etkinliği Freundlich izotermine uygunluğu ile gösterilmiştir. Aynı zamanda serbest ve immobilize enzimin aktivitesine pH ve sıcaklığın etkisi araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar immobilize papainin pH, termal, işlemsel ve depo kararlılığının serbest papaininkinden daha yüksek olduğunu göstermiştir. Ayrıca serbest ve immobilize papainin kinetik sabitleri belirlenmiştir. Bu çalışmada immobilize papainin farklı proteinler (kazein, BSA, IgG ve sitokrom C)üzerindeki katalitik etkinliği araştırılmış ve en yüksek katalitik aktivite IgG ile görülmüştür. Bu özellikler boya ligandı olarak Cibacron Blue F3GA bağlı manyetik afinite nanopartiküllerini papain immobilizsayonu için iyi bir aday yapmaktadır. In this thesis, magnetic poly(HEMA-GMA) nanoparticles were prepared by emulsion polymerization technique and Cibacron Blue F3GA was covalently attached to these magnetic nanoparticles. Synthesized magnetic nanoparticles were characterized by using FTIR, ESR, SEM, AFM and SEM-EDX analysis. It was shown that, synthesized nanoparticles demonstrated magnetic behavior and have spherical in shape with approximately 200 nm diameter. Cibacron Blue F3GA loading onto magnetic poly(HEMA-GMA) nanoparticles was calculated as 173.96 µmol/g polymer. Papain adsorption studies onto dye attached magnetic nanoparticles were performed in a batch system and effects of pH, initial papain concentration, medium temperature and ionic strength on the papain adsorption were also investigated. Maximum adsorbed amount of papain onto dye attached magnetic nanoparticle was found to be 764.0 mg/g polymer by using 1.0 mg/mL of papain concentration in pH 7.0 HEPES buffer. The effectiveness of adsorption was demonstrated by Freundlich isotherm proficiency. Effects of pH and temperature on free and immobilized enzyme activities were also investigated. The results showed that pH, thermal, operational and storage stabilities of the immobilized papain were higher than those of the soluble papain. Additionally kinetic constants of soluble and immobilized papain were determined. In this work, the catalytic effiency on different proteins (casein, BSA, IgG and cytochrome C) of immobilized papain was investigated and achieved the highest catalytic efficiency at IgG. These features make the dye-ligand Cibacron Blue F3GA attached magnetic affinity nanoparticles a good candidate for immobilization papain.