Polisakkaritlerle kaplı manyetik nanopartiküllerin üretimi ve enzim immobilizasyonu için kullanılması

Bu çalışmada, ikili çöktürme yöntemiyle oda sıcaklığında ve inert atmosferde sentezlenen manyetik nanopartiküller üzerine -amilaz immobilizasyonu çalışılmıştır. Çıplak manyetik nanopartiküller yansıra, simultane sentez-kaplama metoduyla, farklı konsantrasyonlarda (%0,5, %1 w/v) agar, pektin veya karboksimetil selüloz (CMC) içeren ortamlarda polisakkarit-kaplı manyetik nanopartiküller üretilmiştir. Sentezlenen nanopartiküller X-ışınları kırınımı (XRD), Fourier dönüşümlü infrared (kızılötesi) (FTIR) spektroskopisi, termogravimetrik analiz (TGA), titreşimli örnek manyetometresi (VSM) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile karakterize edilmiştir. Sentezlenen çıplak, %0,5- ve %1- agar-kaplı manyetik nanopartiküller üzerine -amilaz adsorpsiyon ve kovalent bağ ile immobilize edilmiştir. Adsorpsiyon yöntemi ile yapılan immobilizasyonda, sonikasyon, immobilizasyon süresi (0,5; 1; 2; 4; 8; 16 saat), yüzey kaplama malzemesinin varlığı ve konsantrasyonu (%0,5 ve %1 w/v agar), immobilizasyon pH'ı (pH 3,4,5,6,7) gibi parametrelerin bağlanan protein miktarına, enzim aktivitesine ve spesifik aktiviteye etkisi incelenmiştir. Kovalent bağlama ile immobilizasyonda, gluteraldehit (GA) ile partiküllerin yüzey aktivasyonu yapılmış ardından enzim immobilizasyon işlemleri gerçekleştirilmiştir. Yüzey kaplama malzemesinin konsantrasyonu (%0,5 ve %1 w/v agar), immobilizasyon pH'ı (pH 4,5,6,7,8) ve gluteraldehit konsantrasyonu (%0,5; %1; %3; %5 v/v) gibi parametrelerin bağlanan protein miktarına, enzim aktivitesine ve spesifik aktiviteye etkisi incelenmiştir. İmmobilize edilen protein miktarları Bradford yöntemiyle hesaplanmıştır. Enzim aktivitesi tayini için nişasta-iyodin metodu kullanılmıştır. Çalışmalar sonucunda, serbest -amilaza göre %666,6 spesifik aktivite artışı gösteren, pH 8'de, %3 GA ile aktive edilmiş %1 agar-kaplı manyetik nanopartiküller üzerine kovalent bağlama ile immobilize edilen enzimler seçilmiştir. 45°-60°C arasında yapılan sıcaklık stabilitesi deneyleri sonucunda immobilizasyon işleminin sıcaklık optimumunu değiştirmediği (55°C), ancak enzim aktivitesini 4 kat yükselttiği ortaya çıkmıştır. Saklama stabilitesi deneyleri +4ºC' de yapılmış ve 77 gün sonunda, serbest -amilazın aktivitesi %88 düşerken, immobilize enzimin aktivitesinin %99'unun korunduğu görülmüştür. Çoklu kullanım çalışmalarında, immobilize -amilaz, 6 kullanım sonunda spesifik aktivitesinin yaklaşık %55'ini korumuştur. Bu sonuç, -amilazın manyetik nanopartikül üzerine kovalent bağ ile immobilizasyonunun, tekrarlı kullanım için uygun olduğu ve birçok endüstriyel uygulama için yüksek potansiyelinin olduğunu ortaya koymuştur.