بررسي فعاليت كاتاليزگري و پايداري ساختاري آنزيم ليپاز تثبيت‌شده بر روي نانو‌صفحات گرافن اكسيد عامل‌دارشده و اصلاح سطح غشاي بسپاري با اين تركيب

دكتري

در اين رساله، آنزيم ليپاز كانديدا روگوسا (CRL) روينانو‌صفحاتگرافن اكسيد (GON) و چهار فرم اصلاح‌‌شده‌ي آن به‌صورت جذب سطحي و كووالانسي تثبيت گرديد. در اين راستا،نانو‌صفحاتگرافن اكسيد به روش اصلاح‌شده‌ي هامر سنتز شدند. به‌منظور فعال‌كردن سطح بستر براي تثبيت كووالانسي،GON توسط واكنش‌گرهاي مختلفي همچونتيو‌سولفونات (TS)، گلوترآلدهيد(GLA) و‌تري‌‌كلرو ‌تري‌‌آزين (TCT) به دو روش مختلف اصلاح شيميايي شد. سپس تحت شرايطيكسانCRLبر رويGON و چهار تركيب اصلاح‌شده‌ي آن كه شامل TS-GON، GLA-APTES-GON،DCT-GONو DCT-APTS-GON بود، تثبيت گرديد. موفقيت‌آميز بودنهر يك از فرآيندهاي سنتز، اصلاح و تثبيتبا استفاده از روش‌هاي مختلف همچونFT-IR،XRD، AFM،FE-SEM ،EDS،UV-Visو CHNSتأييدشد. به‌منظور دست‌يابي به فرآيند تثبيت كارا،مقدار اوليه‌ي آنزيم و زمان تثبيت بهينهگرديدند.مطابق با نتايج به‌دست‌آمده، بيش‌ترين مقدار آنزيم بر رويGONبارگذاري گرديد و بيش‌ترين فعاليت ويژه‌ي آنزيممتعلق بهCRL@DCT-APTS-GONبود. پس از تثبيت آنزيم، با‌وجود كاهش فعاليت آنزيم، پايداري عملياتي آنزيمبه‌طورقابل‌توجهيافزايشيافت. در‌حالي‌كه آنزيم آزاد پس از قرارگرفتن در معرض شوكpH برابر با 10، %20/93 از فعاليتبهينه‌ي خود را از دست داد، در همين شرايط، CRL@DCT-APTS-GONدر مقايسه با نمونه‌هاي تثبيت‌شده‌يديگر بيش‌ترين پايداريرا از خود نشان داد. علاوه بر آن،پس از اعمال شوك حرارتي،پايداريآنزيم‌‌ تثبيت‌شدهبر روي تمام بسترها از آنزيم آزاد بيش‌تر بود.درحالي‌كهآنزيم آزاد فعاليت خود را در دماي 70 درجه‌ي سانتي‌گرادبه‌طور كامل از دست داد، فعاليت باقيمانده CRL@DCT-APTS-GON%85/58فعاليتاوليه‌اشبود. همچنين،پس از گذشت 50 روز، CRL@DCT-APTS-GON%74/79 درصد از فعاليتاوليه‌اش را حفظ كرد.پس از پنج بار استفاده‌يمتوالي، مشخص شد كهCRL@DCT-APTS-GON كم‌ترين كاهش فعاليت را در بين نمونه‌هاي ديگر دارد. در بخش دوم اين پژوهش، براي جداسازيسريع‌ آنزيم تثبيت‌شده از مخلوط واكنش و دست‌يابي به فرآورده‌ي خالص‌تر، نانو‌صفحاتگرافن اكسيد مغناطيسي (MGON) سنتز شدند.ازآنجاكه بهترين نتايج در بخش قبل مربوط به نمونه‌‌يDCT-APTS-GON بود،MGON نيز با DCT-APTSاصلاح شيميايي شد و سپس به‌عنوان بستر مورد‌استفاده قرار گرفت. با استفاده از روش‌هاي مختلف مشخصه‌يابي، سه فرايند سنتز، اصلاح سطح و تثبيت‌ آنزيم تأييد گرديد. در ادامه،مقدار اوليه‌ي آنزيم CRLو زمان تثبيت بهينه گرديدند. نتايج نشان داد كه اصلاح سطحMGON منجر به كاهش ظرفيت بارگذاريبستر و بازده تثبيتوافزايش پايداريpH، پايداريحرارتي،فعاليت ويژه، بازيابي فعاليت، ماندگاري و قابليتاستفاده‌ي مجدد آنزيمتثبيت‌شدهگرديد. در بخش سوم اين پژوهش، به‌منظورتهيهيكواكنشگاه غشايي تركيبي آنزيمي(EHMR)،جداسازي آسان فرآورده از مخلوط واكنش و افزايش بازده واكنش، غشاهاي تركيبي با دو رويكرد مختلف تهيه گرديدند. در رويكرد اول، GON بر روي سطح غشايبسپاري تجاري از طريق فرآيندپوشش‌دهي غوطه‌وري و گرمابي دماي پايين (LTH) پوشش داده شد.كاهش فعاليت آنزيم تثبيت‌شده بر روياين غشاهاي تركيبي نسبت به غشاي خالص تجاري و غير‌فعال شدن آنزيم تثبيت‌شده در چرخه‌ي دوم استفادهنشان داد كه اين روش براي تهيهEHMRمناسب نيست.در رويكرد دوم، غشاهاي تركيبياز آميختن درصدهاي مختلف GONبا محلول‌پلي‌اتر‌سولفون PES)) و از طريق روش وارونگي فاز تهيهو براي تثبيت CRLمورداستفاده قرار گرفت.تركيب شيميايي، ريخت‌شناسي سطح و عملكرد غشاي تركيبي و EHMR از طريق روش‌هاي مختلف همچونATR-FTIR، XRD، AFM، اندازه‌گيري زاويه‌ي تماس، انرژي آزاد سطح، شار عبوري آب خالصو شار عبوريp-NPبررسي شدند.براي دست‌يابي بهواكنشگاه غشايي تركيبي آنزيمي كارا،درصد GON در غشاي تركيبي، مقدار اوليه‌ي آنزيم، زمانتثبيت و شرايط نگه‌داري EHMRبهينه گرديدند. بررسيقابليت استفاده‌ي مجدد،ماندگاري و پايداريpH و پايداري حرارتيEHMRنشان داد كه غشاي تركيبي مي‌تواند بستر مناسبي براي تثبيت آنزيم باشد. درنهايت، توانايي جداسازيp-NPبه‌عنوانفرآورده از مخلوط واكنشآبكافتp-NPPموردبررسي قرار گرفت و ميزان پس‌زنيp-NP،سوبسترا و آنزيم توسط واكنشگاه غشايي تركيبي آنزيم به ترتيب %75/28، 100% و 100% اندازه‌گيري گرديد.

61615

دانشگاه اصفهان

اسماعيل شمس سولاري , ‌ امير رزمجو چهارمحالي

شيمي - شيمي فيزيك

عبدالخالق بردبار