Biyo ayırma proseslerinde kullanılan düşük maliyetli afinite membranların hazırlanması

Abstract

IV ÖZET Bu çalışmanın amacı ticari olarak kullanılan toz halindeki Mowital® B30HH (polivinil bütiral) (Hoechst, Almanya) polimerinden çözücü döküm yöntemi kullanılarak düşük maliyetli mikroporoz membranlann hazırlanması ve hazırlanan bu membranlatın yüzey özelliklerinin glutaraldehit immobilizasyonu ile değiştirilerek protein (BSA) adsorbsiyon işlemlerinde kullanabilirliğinin araştırılmasıdır. Membranlann hazırlanmasında çözücü döküm (faz dönüşümü) yöntemi kullanılmış ve çözücü türü, polimer konsantrasyonu, sıcaklık ve çöktürücü ortamın türü gibi parametrelerin membran oluşumu üzerine etkileri araştırılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda oda sıcaklığında, dimetil asetamid çözücüsü kullanılarak %6-%20 polimer konsantrasyonunda mikroporoz yapıda membranlar elde edilmiştir. Daha sonra hazırlanan bu membranların fiziksel özellikleri incelenmiş; kalınlık, su geçirgenliği, su tutma miktarları ve mekanik dayanımları test edilmiştir. Alman sonuçlar, polimer başlangıç konsantrasyonu arttıkça oluşan membramn mekanik dayanımının ve kalınlığının arttığını, gözenek çapının, gözenek yoğunluğunun, geçirim hızının ve su tutma kapasitesinin azaldığım göstermiştir. Daha sonra bu teknik özelliklere sahip membranlar arasından %9 polimer konsantrasyonunda hazırlanan membranlar protein bağlama çalışmalarında kullanılmışlardır. Hazırlanan membranlara protein bağlamak ve bağlanma yeteneğini artırmak amacıyla membran yüzeyinde aktif grupların oluşturulması amaçlanmış ve glutaraldehit bu işlem için aktifleyici ajan olarak seçilmiştir. Glutaraldehit kullanılarak aktive edilmiş membranlara protein bağlanmasında etkili olan parametrelerin saptanması için ortam pH'sımn ve protein başlangıç konsantrasyonlarının değiştirildiği bir seri protein bağlama çalışması yapılmıştır. Alınan sonuçlar pH 5 değerinde protein başlangıç konsantrasyonu arttıkça membranlar üzerine bağlanan protein miktarının da arttığım göstermiştir. Çalışmanın son aşamasında özel olarak hazırlanan bir geri döngülü membran reaktörde membranlann protein adsorbsiyon yetenekleri iki farklı akış hızında incelenmiş ve kesikli sistem çalışmalarıyla karşılaştırılarak reaktör etkinliği araştırılmıştır. Bu çalışmada alman neticeler reaktör ortamında birim cm2 membrana bağlanan protein (BSA) miktarının kesikli sisteme göre artış gösterdiği saptanmıştır. Kesildi sistemde membranlann gözenek yapısı içine difüzyon ile taşman protein çözeltisinin, reaktör içinde konveksiyon ile taşımasının bu artışın doğal nedeni olduğu şüphesizdir. Anahtar kelimeler: Faz inversiyonu, polivinil bütiral, adsorbsiyon, afinite kromatografisi, protein safiandırması, protein bağlanması, Bovin serum albümin (BSA), glutaraldehit aktivasyonu, Mowital.

ABSTRACT The aim of this study is to prepare low cost microporous membranes from commercially available Mowital B30HH (polyvinly buthyrate) resin through phase inversion technique and to investigate their usability in protein (BSA) adsorbtion by glutaraldehyde activation. In the preparation of the membranes, phase inversion tecnique was used and the solvent, polimer concentration, temperature and the composition of cast solution effects were investigated. At the end of the study, at room temperature, Microporous membranes were prepared between 6%-20% polimer concentration, by using dimethylacetamide as solvent. It was found that, pore size, pore density, permeation rate and water content of the membranes increases with the increase of the polimer concentration. The membranes prepared at 9% polimer concentration were choosen for protein adsorbtion study. In order to make protein adsorbtion and to increase the adsorbtion capacity of the membranes, glutaraldeyde was choosen as an activation agent. Several experiments were done by changing the pH of the medium and the initial protein concentration. It was found that, protein adsorbtion increases at pH 5 by the increase of initial protein concentration. In the last part of the study the protein adsorbtion was investigated in two different volumetric flow rates by using stacked membrane reactor and the results were compared with batch system adsorbtion results. The results of this study showed that, at flow through experiments, the protein (BSA) adsorption per cm2 membrane was more than batch adsorbtion studies. Keywords: Phase inversion, poly (vinyl butyral), protein purification, protein immobilization, Bovine serum albumin (BSA), glutaraldehyde activation, Mowital