CoFe2O4 manyetik nanopartiküllerin sentezi fonksiyonelleştirilmesi ve glukoz oksidaz immobilizasyonu

Abstract

Bu tez çalışmasında, enzim immobilizasyonu için yeni bir özellik gösteren tannik asit (TA) ile modifiye edilmiş CoFe2O4 (CFO) manyetik nanopartiküller kullanılarak glukoz oksidaz (GOx) immobilizasyonu üzerine bir çalışma sunulmaktadır. Güçlü protein ve tannik asit bağlanması kullanarak, glukoz oksidaz immobilizasyonu, farklı kimyasallar gerektiren, zor, pahalı, zaman alıcı ve enzim yapısına zarar veren karmaşık prosedürler gerektiren diğer immobilizasyon yöntemlerine kıyasla daha basit bir şekilde fiziksel adsorpsiyon yoluyla gerçekleştirilmiştir. CFO, hidrotermal yöntem ile sentezlenmiş ve glukoz oksidazı immobilize etmek için TA ile modifiye edilmiştir. İmmobilize edilmiş glukoz oksidaz, pH 6,5 ve 45 C'de maksimum katalitik aktivite göstermiştir. Örnekler, CFO'nun yüzey modifikasyonunu ve glukoz oksidaz immobilizasyonunu doğrulamak için titreşen örnek magnetometresi (VSM), termogravimetrik analiz (TGA), zeta potansiyeli ve Fourier transform infrared spektroskopisi (FTIR) ile karakterize edilmiştir. Ayrıca, yüzey morfolojisi ve örneklerin kimyasal yapısını ortaya koymak için alan emisyonu taramalı elektron mikroskobu (FESEM) ve X-ışını kırınımı (XRD) yapılmıştır. Lineweaver – Burk grafiğine göre, glukoz oksidaz immobilizasyon sonrası glukoza karşı daha az duyarlılığa sahip olmuş ve immobilize ve serbest gilkoz oksidazın Michelis-Menten sabiti (KM) sırasıyla 50,05 mM ve 28,00 mM olarak bulunmuştur. İmmobilize edilmiş glukoz oksidaz, mükemmel yeniden kullanılabilirlik göstermiş ve 8 ardışık aktivite testi çalıştırıldıktan sonra bile, immobilizie edilmiş glukoz oksidaz, yaklaşık olarak, ilk aktivitesinin %60'ını korumuştur. Anahtar kelimeler: Glukoz oksidaz, tannik asit, kobalt ferrit, immobilizasyon, hidrotermal sentez, manyetik nanopartikül

This thesis presents a study of glucose oxidase (GOx) immobilization by employing tannic acid (TA) modified-CoFe2O4 (CFO) magnetic nanoparticles which demonstrates novel aspect for enzyme immobilization. By using the strong protein and tannic acid binding, GOx immobilization was carried out via physical adsorption in a simpler way compared with the other immobilization methods which require various chemicals and complicated procedures which is difficult, expensive, time-consuming, and destructive to the enzyme structure. CFO was synthesized by hydrothermal method and modified with TA to immobilize GOx. The immobilized GOx demonstrated maximum catalytic activity at pH 6,5 and 45 C. The samples were characterized by vibrating sample magnetometer (VSM), thermogravimetric analysis (TGA), zeta potential, and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), all of which confirm the surface modification of CFO and GOx immobilization. Also, field emission scanning electron microscope (FESEM) and X-ray diffraction (XRD) were performed to demonstrate the surface morphology and chemical structure of samples. According to the Lineweaver–Burk plot, GOx possessed lower affinity to glucose after immobilization, and the Michelis–Menten constant (KM) of immobilized and free GOx were found to be 50.05 mM and 28.00 mM, respectively. The immobilized GOx showed excellent reusability, and even after 8 consecutive activity assay runs, the immobilized GOx maintained ca. 60% of its initial activity. Keywords: Glucose oxidase, tannic acid, cobalt ferrite, immobilization, hydrothermal synthesis, magnetic nanoparticles