DNA Jellerinin Şişme ve Elastik Özellikleri

3. Ulusal Polimer Bilim ve Teknolojisi Kongresi ve Sergisi,
12 – 14 Mayıs 2010, Kocaeli Üniversitesi – Kocaeli
Ç3
DNA Jellerinin Şişme ve Elastik Özellikleri
Oğuz OKAY
İstanbul Teknik Üniversitesi, Kimya Bölümü, Maslak 34469 Istanbul
okayo@itu.edu.tr
DNA jelleri, çapraz bağlı DNA iplikçiklerinden oluşan suda şişmiş ağ yapılardır.
Yüklü, yarı-esnek zincirlerden oluşan DNA hidrojellerinin; kontrollü salınım sistemlerinde, doku
mühendisliğinde ve biyomedikal alanlarda çok geniş potansiyel uygulama alanları vardır.
DNA’nın karakteristik özelliklerini uygulama alanlarında kullanabilmek için özellikleri istenildiği
gibi ayarlanabilen DNA jellerinin tasarlanması gerekmektedir. Bu konuşmada değişen şartlarda
DNA hidrojellerinin oluşumu, şişme davranışları ve elastik özellikleri tartışılacaktır [1,2]. Diğer
yandan çift sarmal DNA’nın deformasyon altında sertleştiği (strain-hardening) ve bu özelliği ile bir
çok biyopolimere benzer olduğu ortaya konulacaktır [3].
Kimyasal çapraz bağlı DNA, çift sarmal DNA’nın (2000 bp) sulu çözeltide TEMED
katalizörlüğünde etilen glikol diglisidil eter (EGDE) ile çapraz bağlanması sonucu elde edilmiş
olup fiziksel çapraz bağlı DNA jelleri ise DNA çözeltilerinin ısıtma-soğutma çevrimlerine tabi
tutulmaları sonucu elde edilmiştir. Gerek DNA jellerinin elastik modulü ve gerekse jeli oluşturan
DNA iplikçiklerinin konformasyonu sentez parametrelerine gore ayarlanabilmektedir. Jelleşme
reaksiyonu sırasındaki DNA konsantrasyonunun arttırılması ile çift sarmal DNA ağyapı
zincirlerinden oluşan jeller elde edilmiştir.
DNA jellerinin termal davranışları jelin DNA’nın erime noktası olan 87,5oC’ın üzerine
ısıtılması ve ardından 25oC’a soğutulması suretiyle incelenmiştir. Isıtma sırasında jellerin dinamik
modüllerinin azaldığı, soğutma sırasında ise çok fazla arttığı gözlenmiştir. Sonuçlar, ısıtma prosesi
sırasında çift sarmal yapının tek sarmala ayrılması ve sarmallar arası dolaşıklık (entanglement)
sayısının azalması ile açıklanmıştır. Tekrar soğutma sırasında ise ayrılan zincirler başlangıçtaki en
kararlı çift sarmal konformasyonuna dönememekte ve bu şekilde oluşan daha düzensiz hidrojen
bağları ilave fiziksel çapraz bağ noktalarını ortaya çıkarmaktadır. DNA çözeltilerinin ısıtmasoğutma işlemleri sonucunda megapaskal boyutlarında elastik modüle sahip DNA jelleri elde
edilmiştir. Diğer yandan, reolojik ölçümler sonucu DNA jellerinin % 40 deformasyon oranından
sonra sertleştiği gözlenmiştir. Sertleşmenin ağ yapı zincir uzunluğuna bağlı değiştiği ve
maksimum sertleşmenin çift sarmal DNA’nın Kuhn uzunluğuna karşılık gelen 100 nm’de
gerçekleştiği saptanmıştır.
Kaynaklar
[1] Topuz, F.; Okay, O. Macromolecules 2008, 41, 8847-8854.
[2] Topuz, F.; Okay, O. Biomacromolecules 2009, 10, 2652-2661.
[3] Orakdogen, N.; Erman. B.; Okay, O. Macromolecules 2010, 43, 1530-1538
4