Horseradish peroksidaz (HRP) nano biyokatalizörleriyle vinil grubu bileşiklerin serbest radikalik polimerleşme reaksiyonlarının incelenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hatay Mustafa Kemal Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, KİMYA (YL) (TEZLİ), Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: GÜLBAHAR ÖZAYDIN
Danışman: ERSEN GÖKTÜRK
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Enzimatik polimerleşme reaksiyonları polimer sentezinde son zamanlarda yoğun araştırma yapılan konulardan olup çevreye duyarlı ve kolay uygulanabilir olması nedeniyle birçok geleneksel yönteme alternatif bir metodoloji olarak ortaya çıkmıştır. Horseradish peroksidaz (HRP, yaban turpu peroksidaz) enzimi, bazı vinil grubu içeren monomerlerin ve aromatik bileşiklerin (fenol, anilin vb.) radikalik polimerleşme reaksiyonlarında katalizör olarak etkin bir şekilde kullanılabilmektedir. Enzim izolasyonunun yüksek maliyetli olması, enzimlerin yüksek sıcaklık, organik ve sulu çözeltilerde denatürasyona uğramaları nedeniyle, enzimlerin endüstriyel uygulamalarda kullanımı kısıtlanmaktadır. Bu sorunlara ilaveten enzimlerin tekrar kullanılabilmelerinin kısıtlı olması da bir diğer önemli problem olarak karşımıza çıkmaktadır. Enzimlerin kararlılığında karşılaşılan bu sorunlar immobilizasyon tekniği uygulanarak giderilmeye çalışılmış ve bazı uygulamalarda da başarılı olunmuştur. İmmobilizasyon yöntemi ile enzimlerin kararlılıkları ve aktiviteleri (kısmen) arttırılarak tekrar kullanılabilirlikleri geliştirilebilmektedir. İmmobilizasyon ile enzimler daha yüksek sıcaklıklarda, düşük veya yüksek pH ortamları gibi reaksiyon koşullarında dahi yüksek kararlılık sergilemektedirler. İmmobilizasyon yöntemleri ayrıca enzimlerin ekonomik olarak da daha düşük maliyetli olmasını sağlamaktadır. Ancak tüm bu olumlu araştırmaların yanında, immobilizasyon ile enzimlerin aktivitelerinde ciddi azalmalar olduğu da gözlenmektedir. İmmobilizasyon ile enzimlerin hareket ve konformasyonlarında gerçekleşen kısıtlamalar nedeniyle katalitik aktivite önemsenmeyecek ölçüde azalabilmektedir. Bu sebepten ötürü enzimlerin kararlılıkları ile beraber katalitik aktivitelerini de arttırabilecek immobilizasyon yöntemlerini keşfetmek için yoğun araştırmalar yapılmaktadır. Tez çalışması süresince, HRP enziminin M2+ (Cu2+ ve Fe2+) iyonları ile koordinasyonu neticesinde oluşan çiçek şekilli hibrit nano biyokatalizörlerin (HRP-Cu2+ ve HRP-Fe2+) bazı vinil grubu monomerlerin (stiren, metilmetakrilat, akrilamit ve N-izopropilakrilamit) serbest radikalik polimerleşme reaksiyonları üzerine etkileri incelenmiştir. Elde edilen bulgulara göre; HRP-Cu2+ ve HRP-Fe2+ biyokatalizörleri kullanılarak gerçekleştirilen vinil grubu monomerlerin polimerleştirilmeleri deneylerinde, reaksiyon verimleri ve elde edilen polimerlerin sayıca ortalama molekül ağırlıkları oldukça yüksek bulunmuştur. Genel olarak HRP-Fe2+ nano biyokatalizörü ile gerçekleştirilen polimerleşmelerde, HRP-Cu2+ katalizörünün kullanıldığı koşullara kıyasla daha yüksek verimlerde ürün elde edilmiştir. Reaksiyonlarda emülsiyon ortamı oluşturmak amacıyla katyonik, anyonik ve noniyonik yüzey aktif maddeler kullanılmıştır. Optimum polimerleşmeler noniyonik (Tween 40) yüzey aktif maddenin kullanıldığı koşullarda elde edilmiştir. Stiren'in polimerleşmesi hem HRP-Cu2+, hem de HRP-Fe2+ nano biyokatalizörünün kullanıldığı koşullarda oda sıcaklığında optimum polimerleşmeyi vermiştir. Akrilamit monomeri ise her iki katalizör eşliğinde 70 oC sıcaklıkta optimum polimerleşmeyi vermektedir. Akrilamit oda sıcaklığında polimerleşmezken, 70 oC'de en yüksek verimde poliakrilamit elde edilmiştir. Katalizörler 80 oC sıcaklıkta bozuldukları için daha yüksek sıcaklıklar denenmemiştir. N-izopropilakrilamit monomeri de benzer şekilde 70 oC'de optimum polimerleşmeyi verirken, metilmetakrilat monomeri 60 oC'de en yüksek verimde polimer ürün vermiştir. Sentezlenen katalizörlerin serbest HRP enziminin aktivitesini kaybettiği 60 oC ve üzeri sıcaklıklarda oldukça yüksek katalitik aktivite ve kararlılık göstermeleri, bu tarz katalizörlerin yüksek sıcaklık uygulamalarında kullanımı için hem bilimsel ve hem de endüstriyel açıdan önemli avantajlar sağlamaktadır.