Kitosan Kaplı Manyetik Nanoparçacıklara Kovalent Bağlanma
advertisement
3. Ulusal Polimer Bilim ve Teknolojisi Kongresi ve Sergisi, 12 – 14 Mayıs 2010, Kocaeli Üniversitesi – Kocaeli SS 2 Kitosan Kaplı Manyetik Nanoparçacıklara Kovalent Bağlanma Yöntemi ile Lakkaz Enziminin İmmobilizasyonu Nüzhet Ayça Kalkana, Serpil Aksoya, Nesrin Hasırcıb a b Gazi Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü, 06500, Teknikokullar, ANKARA Ortadoğu Teknik Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Kimya Bölümü, 06531, ANKARA [email protected] Manyetik nanoparçacıklar, son yıllarda özellikle biyomedikal ve biyoteknolojik uygulamalarda kullanılmalarına yönelik araştırmaların üzerinde yoğunlaştığı nano yapılı malzemeler arasında önemli bir yer edinmiştir. Manyetit (Fe3O4) gibi manyetik nanoparçacıkların çeşitli doğal ya da sentetik polimerlerle işlevsel hale getirilmesi yoluyla hazırlanabilen fonksiyonel manyetik nanoparçacıklar; manyetik rezonans görüntülemede, ilaç taşıma sistemlerinde, doku onarımında, tümörlerin ısı ile bozundurulmasında (hipertermi uygulamalarında), hücrelerin, RNA ve DNA gibi biyomoleküllerin biyolojik ortamlardan manyetik ayırma yöntemi ile ayrılmasında ve enzimlerin ve proteinlerin immobilizasyonunda destek materyal olarak kullanılmaktadırlar [1]. Manyetik destekler, immobilize enzimin tepkime ortamından santrifüjleme, süzme gibi işlemlere gerek kalmadan, bir mıknatıs yardımıyla kolaylıkla uzaklaştırılabilmesini sağlarlar. Böylelikle, immobilize enzimle gerçekleştirilen uygulamaların daha pratik ve ekonomik hale gelmesine imkan verirler. Lakkaz, oksijenin suya indirgenmesini ve aynı zamanda substratının yükseltgenmesini katalizleyen ve endüstride pamuğun ağartılması, kağıt hamurundan ligninin uzaklaştırılması, tekstil endüstrisi atık sularındaki bazı boyarmaddelerin renginin giderilmesi uygulamalarında yaygın olarak kullanılan bir enzimdir [2]. Bu çalışmada, manyetik Fe3O4 nanoparçacıkları ters-faz süspansiyon metodu ile doğal bir polimer olan kitosanla kaplanarak fonksiyonel hale getirilmiş ve Trametes versicolor’ dan elde edilen lakkaz enzimi, manyetik Fe3O4-kitosan nanoparçacıklarının aktifleştirilmesinin ardından, bu nanoparçacıklara kovalent bağlanma ile immobilize edilmiştir. Manyetik Fe3O4-kitosan nanoparçacıklarının geçirimli elektron mikroskobu (TEM) ile alınan görüntüleri, bu nanoparçacıkların 1,0-4,8 nm kalınlığında kitosanla kaplandığını; titreşimli örnek manyetometrisi (VSM) sonuçları bu nanoparçacıkların doyum mıknatıslanmasının 25,2 emu/g olduğunu ve hemen hemen süperparamanyetik özellik sergilediklerini göstermiştir. Lakkaz enziminin manyetik Fe3O4-kitosan nanoparçacıklarına immobilizasyonu, nanoparçacıkların yüzeyindeki hidroksil gruplarının karbodiimit ve siyanür klorür ile aktifleştirilmesi ve enzimin kovalent bağlanması ile gerçekleştirilmiş ve immobilize sistemlerde enzimin varlığı enerji dispersif x-ışını analizörlü taramalı elektron mikroskobu (SEM/EDS) ile belirlenmiştir. Serbest ve immobilize lakkazların aktifliğine pH, sıcaklık ve ABTS (2,2’-azino-bis(3-etilbenziltiazolin-6sülfonik asit)) substratı derişiminin etkisi incelenmiş; optimum pH, sıcaklık, Km ve Vmak değerleri belirlenmiştir. İmmobilize lakkazlar 1 gün içerisinde 30 kez kullanıldıklarında aktifliklerini % 71% 81 arasında korumuşlardır. Lakkaz immobilize edilmiş manyetik Fe3O4-kitosan nanoparçacıkları, tepkime ortamında kolayca dağıtılabilmiş ve mıknatıs yardımıyla ortamdan hızlıca toplanabilmiştir. Kaynaklar: [1] Gupta, A. K.; Gupta M. Biomaterials, 26, 3995-4021, 2005. [2] Kunamneni, A.; Plou, J.; Alcalde, M. Recent Patents on Biotechnology, 2, 10-24, 2008. 10
