Çapraz bağlı poli (vinil pirolidon) hidrojellerinin hazırlanması ve enzim tutuklamasında kullanılması

Abstract

IV ÖZET Bu çalışmada değişik çapraz bag karakteri gösteren ag yapısına sahip PolKvinil pirolidon) hidroj ellerinin hazırlanması, karakterizasyonu ve enzim tutuk lanmasında kullanılabilirliği araştırılmıştır. PVP hidrojelleri vinil pirolidon monomerinin tek başına, çapraz bag layıcı maddelerle yada çapraz bağlayıcı maddelerle sulu ortamda, Gama Celi tipi bir 60 Co Y kaynağında değişik dozlarda ışınlanması sonucunda hazırlanmıştır. Hazır - lanan j ellerin karakterizasyonu için şişme, ag yapısı, termal ye mekanik özellikleri araştırılmıştır. Vinil pirolidon' un tek başına ve j elleşme dozunun üzerindeki dozlarda ışınlanması ile elde edilen hidroj ellerin ag yapısı ve şişme özellikleri incelendiğinde j ellerin sulu çözeltilerdeki mekanik kararlılığının zayıf, çapraz bag yoğunluğunun ise düşük olduğu bulunmuştur. PVP hidroj ellerinin çapraz bağ yoğunluğunu arttırabilmek için vinil pirolidon monomeri çapraz bağlayıcı Etilen glikoldimetakrilat ( EGDMA ) ile değişik oranlarda karıştırılarak ışınlanmıştır. Işınlamalar sonucunda çapraz bağlayıcı maddenin jel oluşumunu hızlandırıcı yönde etki ettiği görülmüştür. EGDMA miktarı hacimce %3 ile %5 aralığında kullanıldığında ise çapraz bağ dağılımı homojen olan ve suda homojen şişme özelliği gösteren hidrojel yapılarının elde edilebileceği de bulunmuştur. Hazırlanan jel sistemlerinin çapraz bağ yoğunluğunu ve mekanik kararlılığı daha da arttırabilmek için vinil pirolidon monomeri değişik oranlarda çapraz bağlayıcı EGDMA veyaTrimetilol propantriakrilat (TMPTA) ve su ile karıştırı larak ışınlanmıştır. Bu şekilde hazırlanan j ellerin şişme ve ağ yapısı özellikleri ince - lendiginde suyun çapraz bağ oluşumunu hızlandırıcı yönde etki ettiği bulunmuştur.Hazırlanan bu jel sistemlerinde enzim tutuklanmasına geçilmeden önce tutuklamada kullanılan Ureaz enziminin aktivitesinin maksimum olduğu optimum şartların belirlenmesine çalışılmıştır. Ureaz enzimi için optimum şartlar pH = 7, T = 35 *C ve 2mg/dl enzim çözeltisi için üre derişimi lg/ di olarak belirlendikten sonra tutuklamış enzim sistemlerinin hazırlanmasına geçilmiştir. Tutuklamalar çapraz bag yoğunluğu yük - sek olan ve aynı zamanda homojen çapraz bag dağılımı gösteren jel sistemleri seçilerek, bu jel sistemlerde yapılmıştır. Tutuklanmış sistemlerde enzim aktivi tesinin zamanla değişimi incelendiğinde çapraz bağ yoğunluğu düşük olan ve yüksek oranda şişme gösteren jel yapılarının enzim sızdırdığı ve bu sızdırmanın çapraz bağ yoğunluğunun azalması ile arttığı bulunmuştur. Hazırlanan jel sistemleri içinde enzim sızdırmasının olmadığı, en yüksek verimli tutuklamanın çapraz bağ yoğun - luğu en yüksek olan ve % 8 oranında TMPTA ile % 30 oranında su kullanılarak hazırlanan jel sisteminde elde edildiği görülmüştür.

VI SUMMARY In this study the preparation, characterization and the possibility of use in the enzyme immobilization of poly ( vinyl pyrrolidone ) hydrogels shoving different crosslink characters have been investigated. PVP hydrogels had been prepared by irradiating vinyl pyrrolidone exclu - sively, in the presence of crosslinking agents either in aqueous or non aqueous media. The swelling, network, thermal and mechanical properties had been investi gated for the characterization of gels prepared in a Gamma cell type 60 Co y irradiator. When the network and swelling properties of hydrogels prepared by i irradiating vinyl pyrrolidone monomer alone over the gelation doses were examined, it was found that the crosslink density of these gels was low and consequently the mechanical stability of gels was weak in aqueous solutions. In order to increase the crosslink density of PVP hydrogels vinyl pyrrolidone monomer was olso irradiated in the presence of Ethyleneglycol dimeth- acrylate ( EGDMA ) crosslinking agent in different proportions. It was observed that the crosslinking agent had an accelerated influence on the formation of gels. When the volume concentrations of EGDMA was kept between 3 - 5 %, the hydrogels having uniform crosslink densities obtained and they showed homogeneous swelling properties. In order to increase both the mechanical stability and crosslink density of the gel systems, vinyl pyrrolidone monomer was also irradiated in the presence of either EGDMA or Trimethylolpropane triacrylate ( TMPTA ) and water. It was found that water accelerated the crosslinking rate and crosslink density as determined by swelling and network properties of the gels.VII Before attempting to immobilize enzymes in the gel systems described above the optimum conditions corresponding to the maximum activity of urease enzyme was determined. After determining the optimum working conditions for a 2 mg /dl urease solution, as 1 g/ dl urea solution, pH = 7 and T = 35 * C, enzyme carrying systems were prepared. The immobilization had been carried out by choosing gel systems showing high crosslink density and homogeneous crosslink distribution. When the change in enzyme activities were determined in immobilized systems, it was found that structures having low crosslink densities and showing high swelling ratios caused a leakage in enzyme. Enzyme leakage being greater, the lower the crosslink density. Among the gel systems prepared, the one showing, highest crosslink density, no enzyme leakage and maximum immobilization yield, was obtained by using S % TMPTA and 30% water.