1 glikoz oksidaz`ın plazma polimerizasyon yöntemi ile kompozit

I. Ulusal Polimer Bilim ve Teknolojisi Kongresi ve Sergisi,
21-23 Haziran 2006, ODTÜ Kongre Kültür Merkezi, Ankara
GLİKOZ OKSİDAZ’IN PLAZMA POLİMERİZASYON YÖNTEMİ İLE
KOMPOZİT SELÜLOZ/PHEMA FİLMİNE İMMOBİLİZASYONU
Gülay BAYRAMOĞLU, Meral ÜRÜN, M. Yakup ARICA
Kırıkkale Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Biyokimyasal İşlemler ve Biyomateryal Laboratuvarı, 71450
Yahşihan, KIRIKKALE
1. Giriş
Plazma polimerizasyon sisteminde oluşturulan gaz halindeki monomerlerin seçilen bir yüzey
üzerinde birikerek polimerleştiği ve yüksek oranda çapraz bağlanarak yüzeyi kapladığı
bilinmektedir. Bu nedenle, plazma polimerizasyon yöntemi, organik veya inorganik malzemelere
farklı yüzey özelliği kazandırmak veya yüzeyin diş etkilere karşı koruyucu bir tabaka kaplamak
amacı ile yüzeylerinin modifikasyon yöntemi olarak da kullanılmaktadır (1). Ayrıca, plazma
polimerizasyon tekniği kopolimer ve/veya kompozit malzeme hazırlama gibi farklı alanlarda da
kullanılmaktadır. Plazma polimerizasyon yöntemi ile üretilen polimerler, geleneksel yöntemlerle
üretilen karşıt polimerlerine oranla daha az düzenli bir moleküler organizasyon yapısına ve daha
yüksek çapraz bağlanma derecesine sahip oldukları bilinmektedir. Ayrıca, bu yöntemle
materyallerin yüzeyinde istenilen özelliklere sahip (hidrofilik ve/veya hidrofobik) fonksiyonel bir
tabaka oluşturulmaktadır. Bu çalışmada, glikoz oksidaz enzimi selluloz filtre kağıdı üzerine
absorbe edildikten sonra 2-hidroksietil metakrilat (HEMA) monomeri ile plazma polimerizasyon
yöntemi ile ince bir film halinde plazma sistemi kullanılarak kaplandı. Enzimler imobilizasyondan
sonra çeşitli ortam koşullarına karşı (sıcaklık ve pH gibi) kararlı bir yapı sergilemeleri ve tekrar
kullanılma özelliğine sahip olmaları nedeni ile serbest enzimlere alternatif olarak yaygın bir şekilde
kullanılmaktadır (2-4). Plazma polimerizasyon yöntemi ile selüloz/PHEMA yapıya tutuklanan
glikoz oksidaz enzimi gıda endüstrisinde ve analitik alanda yoğun olarak kullanılmaktadır.
2. Materyal ve Yöntem
Glikoz oksidaz (GOD; EC 1.1.3.4, from A. Niger), BSA ve 2-Hidroksietil metkarilat (HEMA)
Sigma (St Louis, MO, ABD) temin edildi. HEMA monemeri hidrokinon varlığında indirgenmiş
basınç altında damıtıldı ve kullanılıncaya kadar 4˚C’de saklandı. Analitik derecede diğer tüm
kimyasallar Merck AG’den (Darmstadt, Almanya) alındı.
GOD enzimi immobilize pHEMA/selüloz kompozit destek materyalinin sentezi
Glikoz oksidaz enzimi selluloz filtre kağıdı üzerine absorbe edildikten sonra HEMA monomeri ile
plazma polimerizasyon yöntemi ile ince bir film halinde (Nano, Diener Electronic, GmbH) plazma
sistemi kullanılarak kaplandı. HEMA monomeri selüloz yüzeyine argon atmosferi altında kaplandı.
Gaz akış hızı 1.4 Pa/sn ve reneratörün boşalım gücü/zaman 15W/30 dak olarak seçildi ve 13.56
MHz RF jeneratörü ile polimerizasyon oda sıcaklığında gerçekleştirildi.
Serbest ve tutuklanmış enzim aktivitesinin tayini
GOD enziminin aktivitesi, ortamdaki, glukoz dönüşümünün bir yan ürünü, hidrojen peroksit
ölçümüyle spektrofotometrik (Shimadzu, Tokyo, Japonya, model 1601) olarak belirlendi (4).
1
I. Ulusal Polimer Bilim ve Teknolojisi Kongresi ve Sergisi,
21-23 Haziran 2006, ODTÜ Kongre Kültür Merkezi, Ankara
Aktivite analizi, pH 4.0-8.0 ve 20-45˚C sıcaklık aralığında, serbest ve immobilize enzimin pH ve
sıcaklık profilini belirlemek için gerçekleştirildi. pH, sıcaklık ve substrat konsantrasyonu sonuçları,
her bir setin, %100 aktivite değerini saptayan en yüksek değer ile normalize edilerek sunuldu.
3. Sonuç
Enzimler genel olarak immobilizasyon işlemlerinden sonra farklı denatürasyon koşullarına karşı
kararlılık göstermektedir. Enzimler kovalent bağlama, veya adsorpsiyon gibi yöntemlerle farklı
özelliklerdeki destek materyalleri üzerine immobilize edilmektedir (5). GOD pHEMA/selüloz
kompozit destek materyaline plazma polimerizasyon yöntemi ile immobilize edildi. Bu yolla,
herhangi bir kimyasal başlatıcı veya ısı gerektirmeden GOD yüksek aktivite verimliliği ile
pHEMA/selüloz filmlerine immobilize edildi. pHEMA/selüloz filmine tutuklu glikoz oksidaz
enzimin katalitik özelliği, ısısal ve işlemsel kararlılığı belirlendi. İmmobilize enzimin ısısal ve
işlemsel kararlılığının, serbest enzime kıyasla arttığı ve ısısal kararlılık sabiti 60 oC’de serbest
enzim için 1.1x10-1 dakika olarak, plazma tekniği ile pHEMA/selüloz filmlere immobilize edilen
enzim için 1.2x10-4 dakika olarak bulundu ve enzimin ısısal kararlılığının yaklaşık olarak 100 kat
civarında artığı gözlendi. Ayrıca, immobilize glikoz oksidaz enziminin birbirini takip eden 30
kullanım sonrasında başlangıç enzim aktivitesini %87 oranında koruduğu da belirlendi.
Kaynaklar
1. Tanioka, A., Yokoyama, Y., Miyasaka,K., J. Colloid Interface Sci, 200 (1998) 185.
2. Zhou, Q.Z., Chen, X.D., Li, X., Biotechnol. Bioeng., 81 (2003) 127.
3. Oh, J-T., Kim, J-H., Enzyme Microbiol. Technol. 27 (2000) 356.
4. Arıca, M.Y., Bayramoğlu, G., Biochem. Eng. J. 20 (2004) 73.
5. Chang, T.M.S., Science, 166 (1969) 615.
2