Farklı fonksiyonel gruplara sahip kaliksaren temelli poliakrilonitril nanofiberlerin sentezi ve protein adsorpsiyon çalışmaları

Abstract

Bu tez çalışmasında, farklı halka boşluk çapına sahip ester türevli kaliks[n]aren (n: 4, 6 ve 8) bileşikleri sentezlenmiş ve yapıları spektroskopik yöntemlerle aydınlatılmıştır. Sentezlenen bu yapıların aminoasit ve protein bağlama çalışmaları sıvı-sıvı ekstraksiyon tekniği kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Elde edilen ekstraksiyon değerlerinden kaliks[4]aren tetra ester türevinin hem aminoasit hemde protein bağlama veriminin daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Protein ve amino asitlere karşı daha etkili olan kaliksaren ester türevinin tespitinden sonra farklı miktarlarda kaliks[4]aren tetra ester türevi ihtiva eden yeni tipte poliakrilonitril (PAN) ve/veya Poli(metil metakrilat) (PMMA) nanofiber yapıları hazırlanmış ve bu yapıların karakterizasyonu başarılı bir şekilde yapılmıştır. Yeni yapıların hem aminoasit hemde protein bağlama yetenekleri katı-sıvı ektraksiyon tekniği kullanılarak incelenmiştir. Başarılı bir şekilde yapısı aydınlatılan nanofiber mazlemelerinin model protein olarak seçilen yeşil floresans proteine (GFP) karşı, protein bağlama özellikleri ayrı ayrı çalışılmıştır. Protein adsorpsiyon deneylerinden, kaliksaren temelli PAN veya PMMA nanofiber yapılarının sulu çözeltilerde protein bağlama noktasında etkili birer destek malzemesi olarak kullanılabileceği tespit edilmiştir. Yine bu çalışmada, protein-nanofiber etkileşim mekanizmasını açıklayabilmek için, PAN ve PMMA nanofiber yapılarının amino asit bağlanma çalışmaları katı faz ekstraksiyon tekniği kullanılarak yapılmıştır. Bu çalışmalardan, aromatik yan gruplara sahip aminoasitlerin diğer türevlere göre daha etkili bağlandığı görülmüştür. Bu durumun daha çok aromatik halkalar içeren aminoasit türevleri ile yüzeyde bulunan kaliksaren moleküllerinin muhtemel konuk-konak kompleksleşeme eğiliminden dolayı olduğu sonucuna varılmıştır. Yine fiber yapılarının yüzeyinde bulunan kaliksaren bileşiklerinin gerek aminoasit gerekse protein bağlanma verimi üzerine etkilerini incelemek için kaliksaren içermeyen saf PAN ve saf PMMA nanofiber yapılarınında ekstraksiyon çalışmaları ayrıca gerçekleştirilmiştir. Yapılan tüm ekstraksiyon çalışmalarından, kaliksaren içeren fiber malzemelerin daha etkili olduğu görülmüştür. Bu tez sayesinde protein saflaştırma çalışmalarında membran olarak kullanılabilecek yeni tipte malzemelerin sentezi ve uygulanabilirliği başarılı bir şekilde gerçekleştirilmiştir.

In this thesis, calix[n]arene (n: 4, 6 and 8) compounds with ester derivative having different cavity diameters have been synthesized and their structures were clarified with spectroscopic methods. Aminoacid and protein binding studies of synthesized structures were caried out using liquid-liquid extraction tecnique. From the obtained extraction data, it was found that the yields of both aminoacid and protein binding yields were higher. After detection of the effective calixarene ester derivative towards protein and aminoacid, new type of polyacrylonitrile (PAN) and/or Poly(metyl methacrylate) (PMMA) nanofiber structures were prepared and the characterization of these structures were succesfully done. Both aminoacid and protein binding abilities of these new structures were investigated by using solid-liquid extraction tecnique. The protein binding properties of nanofibers which was succesfully characterized towards green fluorescent protein (GFP) were severally studied. From the protein adsorption experiments, the structures of PAN or PMMA based calixarene were detected to be used as effective support materials for the protein binding in the aqueous solutions. Also in this study, to eplain the interaction mechanism of protein-nanofiber, amino acid binding studies of PAN and PMMA nanofiber structures were done by using solid phase extraction technique. From these studies, it was seen that the amino acids having aromatic side groups were bounded more effectively with respect to the other derivatives. It has been concluded that this situation is most probably due to the host-guest complexation tendency of the calixarene molecules appeared onto the surface and aminoacid derivatives containing aromatic rings. The extraction studies of pure PAN and PMMA nanofiber structures without calixarene were also carried out seperately to investigate the effects of the calixarene molecules appeared onto the surface of the fiber structures on both aminoacid and protein binding efficiency. From the performed all extraction studies, it was seen that fiber structures containing calixarene were effective. Thanks to this thesis, the synthesis and usability of the new type of materials to be used as membrane in protein purification studies were successfully carried out.