BSA`nın farklı yüzeylerde adsorpsiyonu ve elektrokinetik özellikleri

Abstract

Bu çalışmada alüminyum oksit (Al2O3), zirkonyum oksit (ZrO2), tek duvarlı karbon nanotüpler (SWNT), saflık oranı düşük (MWNT(1)) ve yüksek olan çok duvarlı karbon nanotüpler (MWNT(2)), alüminyum oksit-çok duvarlı karbon nanotüp (Al2O3-MWNT(2)) kompoziti, zirkonyum oksit-çok duvarlı karbon nanotüp (ZrO2-MWNT(2)) kompoziti ve poli(Laktid)-poli(etilen glikol)-amin (PLa-PEG-NH2) polimeri gibi farklı özelliklere sahip olan yüzeyler üzerinde bovin serum albümininin (BSA) adsorpsiyonu ile elektrokinetik özellikleri incelenmiştir. Metal oksitlere yeni özellikler kazandırmak, yüzey alanlarını ve protein adsorpsiyon özelliklerini arttırmak amacı ile kimyasal yöntemlerle saflık oranı yüksek olan çok duvarlı karbon nanotüplerle modifikasyonları gerçekleştirilmiştir. Protein adsorpsiyonunun denge ve kinetiğine, pH (4, 5 ve 7.4) ve sıcaklığın (20, 30 ve 40oC) etkileri araştırılmıştır. BSA'nın farklı adsorbentler üzerindeki deneysel denge verilerinin Langmuir ve Freundlich izoterm modelleriyle uyumu incelenmiş ve adsorpsiyon kapasiteleri belirlenmiştir.Tüm adsorbentlerin protein adsorpsiyon kapasitelerinin karşılaştırılması sonucunda kimyasal modifikasyon ile elde edilen Al2O3-MWNT(2) ile ZrO2-MWNT(2) kompozitlerinin yüzey alanlarının ve protein adsorpsiyon kapasitelerinin metal oksitlere göre arttığı görülmüştür. Bununla birlikte, en fazla proteinin diğer adsorbentlere göre yüzey alanı en yüksek olan MWNT(2) tarafından adsorpladığı bulunmuştur. Al2O3, ZrO2, SWNT, MWNT(1), MWNT(2), Al2O3-MWNT(2), ZrO2-MWNT(2) ve PLa-PEG-NH2 üzerine BSA adsorpsiyonunun pH 4, 5 ve 7.4'te 20, 30 ve 40oC sıcaklıklarda deneysel hız verilerinin birinci derece hız kinetiğine uyum sağladığı görülmüştür. BSA'nın adsorbent yüzeyleri ile arasındaki elektrostatik etkileşimlerinin anlaşılması amacıyla zeta potansiyel ölçümleri yapılmıştır. BSA'nın tüm adsorbentler üzerindeki adsorpsiyonuna pH'ın etkisini zeta potansiyel değerleri de desteklemiştir. pH değiştikçe protein ile yüzey arasındaki elektrostatik etkileşimlerin de değiştiği gözlenmiştir. Ayrıca, zeta potansiyel ölçümleri tüm adsorbentler için elde edilen denge verileriyle de uyum sağlamıştır.

In this work, the adsorption and the electrokinetic properties of bovine serum albumine (BSA) onto various surfaces having different properties such as aluminium oxide (Al2O3), zirconium oxide (ZrO2), single walled carbon nanotubes (SWNT), low purity (MWNT(1)) and high purity multi walled carbon nanotubes (MWNT(2)), aluminum oxide-multi walled carbon nanotube (Al2O3-MWNT(2)) composites, zirconium oxide-multi walled carbon nanotube (ZrO2-MWNT(2)) composites, and poly(Lactid)-poly(ethylene glycol)-amine (PLa-PEG-NH2) have been investigated. In order to enhance the properties of metal oxides, to increase the specific surface areas and the adsorptive properties, metal oxides were modified with high purity multi walled carbon nanotubes by chemical treatments. The effects of pH (4, 5 and 7.4) and temperature (20, 30 and 40oC) on the equilibrium and kinetics of protein adsorption were investigated. The experimental equilibrium data of BSA obtained for different adsorbents were compared with the Langmuir and the Freundlich isotherm models and the adsorption capacities of adsorbents were determined. As a result of the comparison of the adsorption capacities of all adsorbents, it was found that the surface areas and the protein adsorption capacities of Al2O3-MWNT(2) and ZrO2-MWNT(2) composities were increased according to the metal oxides. On the other hand, it was found that the highest protein adsorption was obtained with the MWNT(2) which has the highest surface area among the other adsorbents. The experimental rate data of adsorption of BSA on Al2O3, ZrO2, SWNT, MWNT(1), MWNT(2), Al2O3-MWNT(2), ZrO2-MWNT(2) and PLa-PEG-NH2 were best fitted with the first order kinetics at 20, 30 and 40oC for pH 4, 5 and 7.4. The zeta potential measurements were done in order to understand the electrostatic interactions of BSA with all the adsorbents. The effects of pH on BSA adsorption were supported by zeta potential results. It was observed that the electrostatic interactions between the BSA and the surfaces were changed with pH. The zeta potential measurements were also in goog agreement with the equilibrium data obtained for all of the adsorbents.