جداسازي انسولين با استفاده از مولكول‌نگاري سطحي بر نانوذرات مغناطيسي

دكتري

پلي‌پپتيد انسولين يكي از فراورده‌هاي زيستي مهم است كه بايد با خلوص قابل قبول به بيماران ديابتي عرضه شود. مولكول‌نگاري سطحي پليمرها به‌عنوان روشي نسبتا ساده و گزينش‌پذير براي شناسايي و جداسازي درشت‌مولكول‌هاي زيستي استفاده مي‌شود. در اين تحقيق، جداسازي انسولين به كمك پليمرهاي مولكول‌نگاري شده برنانوذرات مغناطيسي اصلاح سطح شده مورد بررسي قرار گرفت. از متاكريليك‌اسيد و اكريل‌آميد، متيلن‌بيس‌اكريل‌آميد، و آمونيوم پرسولفات به ترتيب به عنوان مونومرهاي عاملي، اتصال‌دهنده عرضي و آغازگر پليمريزاسيون استفاده و مولكول‌نگاري در محيط آبي انجام شد. در گام نخست، تاثير 5 متغير در دو مرحله پليمريزاسيون و جدايش انسولين از پليمر با شستشو به¬طور همزمان به روش طراحي يك فاكتور در هر زمان بر سنجش مولكول¬نگاري مورد مطالعه قرار گرفت. در مرحله پليمريزاسيون، تاثير pH حلال آبي، غلظت اتصال‌دهنده عرضي و تاثير توجه به ساختمان انسولين در تعيين نسبت مونومرهاي عاملي و در مرحله جدايش انسولين از پليمر تشكيل‌شده (و دستيابي به پليمر مولكول‌نگاري شده داراي مكان‌هاي پيوندي ويژه)، تاثير نوع حلال و زمان انجام فرايند شستشو بررسي شد. روش‌هاي مختلف كمي و كيفي براي اطمينان از تشكيل‌ پليمر سطحي، مقدار انسولين مولكول¬نگاري¬شده، بازده شستشوي انسولين از پليمر و سنجش عملكرد سامانه مورد استفاده قرار گرفت. در گام بعدي، بر مبناي نتايج به دست آمده و با ثابت نگه داشتن نسبت مونومرها، تاثير غلظت مونومرها (شامل مونومرهاي عاملي و اتصال‌دهنده عرضي) در 7 سطح و كنترل نوسانات دماي پليمريزاسيون در 3 سطح با درنظر گرفتن 6 پاسخ كمي و كيفي به روش طرح عاملي كامل مطالعه و نقطه بهينه چند پاسخي به روش تابع مطلوبيت مشخص شد. شرايط بهينه مولكول¬نگاري پليمرها با نسبت مولي 1:40:200:10 براي متيلن‌بيس‌اكريل‌آميد: اكريل‌آميد: متاكريليك‌اسيد: انسولين (به دست آمده از مطالعه ساختمان انسولين) در بافر فسفات با غلظت 100 ميلي‌مولار و 6 pH در دماي كنترل‌شده °C 23 به دست آمد. شرايط شستشوي پليمرها محلول 10 درصد حجمي استيك‌اسيد در متانول براي 72 ساعت تعيين شد و فاكتور نگارش برابر با 2/5 به دست آمد. روش‌هاي تعيين درصد وزني نانوذرات، قدرت مغناطش و سطح ويژه و ميكروسكوپ الكتروني روبشي گسيل ميداني، تشكيل لايه پليمري نازك (حدود 7 درصد وزني) روي سطح نانوذرات با قدرت مغناطيسي مناسب (emu.g-1 20/1) با سطح ويژه m2.g-63/16 و ميانگين اندازه كمتر از 50 نانومتر را تاييد كرد. بررسي‌ها نشان داد كه بازجذب انسولين در نقطه بهينه از مدل‌هاي سينتيكي شبه درجه يك و دو پيروي مي‌كند و بازجذب در كمتر از 12 ساعت كامل مي‌شود. اين فرايند به¬صورت خودبخودي و با تمايل بالا و همچنين با تطابق خوبي با مدل ايزوترم جذب لانگموير و 1/5=K انجام مي‌شود. نتايج نشان داد جايگاه‌‌هاي پيوندي ويژه روي سطح يا نزديك به سطح قرار دارند و براي جداسازي انسولين در محيط با غلظت‌هاي كم و زياد كاربردي هستند. هم‌چنين اين سامانه قابليت استفاده براي 5 مرحله متوالي فرايند بدون كاهش قابل ملاحظه در توان جداسازي را دارد. در تعيين قابليت گزينش‌پذيري سامانه از جذب رقابتي انسولين نسبت به آلفا-آميلاز استفاده شد و فاكتور نگارش به ترتيب برابر با 0/83 و 2/5 براي آلفا-آميلاز و انسولين به دست آمد. اين آنزيم همه اسيدهاي آمينه انسولين را در سطح خود داراست ولي از نظر اندازه متفاوت است. نتايج حاصل، لزوم توجه به ساختمان انسولين در انتخاب نوع و نسبت اجزاي مولكول‌نگاري را نشان داد.

195466

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي شيمي

دكتر پريسا حجازي