Yeni enzim polimer konjugatlarına dayalı glukoz biyosensörü hazırlanması ve uygulamaları

Enzimler tıpta, biyoteknoloji ve endüstrinin çeşitli alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu uygulama alanlarında, enzimlerin sıcaklığa, pH'ya ve diğer çevre koşullarına karşı dirençli olması istenmektedir. Bu nedenle, enzim moleküllerinin özelliklerini değiştirmeye yönelik genetik ve kimyasal modifikasyonlar ile ilgili araştırmalar önem kazanmıştır. Enzimler suda çözünür polimerler ve ya bazı kimyasal maddeler kullanılarak modifiye edilebilmektedir. Bu şekilde üretilen, optimum sıcaklığı ve pH aralığı farklı, ortamda bulunan kimyasal maddelere dirençli modifiye enzimler çeşitli uygulamalarda yararlı olmaktadır. Doğal ve sentetik makromoleküllerin enzimler ile oluşturduğu konjugatlar tıpta ve biyoteknolojinin çeşitli dallarında kapsamlı uygulama alanları bulmaktadır. Glukoz oksidaz (β-D-glukoz:oksijen 1-oksidoreedüktaz , EC 1.1.3.4), β-D-glukoz ile hidrojen peroksid arasında gerçekleşen ve sonuçta D-glukono-δ-lakton oluşum reaksiyonunu katalizleyen flavoprotein yapısında ticari bir enzimdir. Bu reaksiyonda elektron alıcı olarak moleküler oksijen kullanılmaktadır. Her bir GOD alt ünitesi kofaktör olarak, bağlı olmayan ve gevşek bir biçimde yapıda bulunan bir mol flavin adenin dinükleotid (FAD) içermektedir. Bu çalışmada termal stabilitesi yüksek olan Glukoz Oksidaz (GOD) - Polietilen glikol (PEG) kovalent konjugatları sentezlendi. Öncelikle, polietilen glikolün (PEG) aldehid türevi sentezlendi ve GOD enzimi ile farklı mol oranlarında (nGOD/nPEG: 1/1, 1/5, 1/10, 1/20) enzim-polimer konjugatları sentezlendi. Elde edilen enzim-polimer konjugatları dört dedektörlü HPLC sisteminde (GPC) ve FTIR spektroskopisi yöntemiyle incelendi. Sentezlenen konjugatların ve serbest enzimin farklı sıcaklıklarda ve farklı pH değerlerindeki aktiviteleri tayin edildi ve sonuçlar kıyaslandı. Konjugatlar, tüm sıcaklık ve pH değerlerinde serbest enzimden daha düşük aktivite gösterdi. Ancak yüksek sıcaklığa karşı oldukça iyi direnç göstererek serbest enzimden daha yüksek aktivite değerleri izlendi. Konjugatın zamana bağlı termal stabilitesinin oldukça iyi olduğu gözlendi. Ayrıca, GOD-PEG konjugatının tayin edilen raf ömürlerinin, serbest enzimden daha iyi olduğu görüldü. Bu tez çalışmasında, Prof.Dr. İbrahim Işıldak tarafından Biyomühendislik laboratuvarlarında geliştirilen mikro boyutlarda kompozit pH duyarlı sensör kullanılarak glukoz duyarlı potansiyometrik biyosensör geliştirilmesi hedeflenmiştir. Biyosensörün hazırlanmasında enzim, kompozit pH sensör membran yüzeyine veya içine immobilize edildi. Hazırlanan glukoz duyarlı biyosensör iç referans elektrot ve iç referans çözelti içermemektedir. Uzun sure kararlı okuma yapabileceği ve sürekli ölçüm sistemlerinde kullanılmaya elverişli olabileceği düşünülen biyosensörün potansiyometrik performansı bilgisayar kontrollü ölçüm sistemi ile izlendi.