Vezava encimov na površinsko modificirane magnetne nosilceVasić, Katja (Avtor) Leitgeb, Maja (Mentor) Primožič, Mateja (Komentor) magnetni nanodelcikarboksimetil dekstrankarakterizacijska analizafunkcionalizacijaepoksi zamreževanjeepiklorohidringlutaraldehidencimiimobilizacijakoimobilizacijaβ-nikotinamid adenin dinukleotidalkohol dehidrogenazaβ-galaktozidazakinetični parametriDoktorska disertacija zajema dva dela, v prvem delu smo se osredotočili na sintezo magnetnega nosilca, modificiranega z organskim polimerom karboksimetil dekstranom (CMD). V sintezni postopek smo vpeljali tri različne koncentracije CMD (0,25 g/mL, 0,40 g/mL in 0,50 g/mL CMD) ter sintetizirali tri različne modificirane magnetne nanodelce (CMD1-MNPs, CMD2-MNPs in CMD3-MNPs). Sintetizirane CMD-MNPs smo okarakterizirali z različnimi analiznimi metodami: Fourier-transformirano infrardečo spektroskopijo (FT-IR), termogravimetrično analizo (TGA), vrstično elektronsko mikroskopijo (SEM), energijsko disperzijsko spektroskopijo (EDS), transmisijsko elektronsko mikroskopijo (TEM), z meritvami dinamičnega sipanja svetlobe (DLS). Magnetne lastnosti smo določili z elektronsko paramagnetno resonanco (EPR) in vibracijskim magnetometrom (VSM). Uspešno smo sintetizirali magnetne nosilce CMD-MNPs z ozkimi porazdelitvami nanovelikosti od 27-30 nm. S FT-IR analizo smo določili prisotnost karboksilnih in hidroksilnih skupin na površini CMD-MNPs, kar potrjuje prisotnost polimerne prevleke CMD na sintetiziranih MNPs. Z meritvami EPR in VSM smo dokazali, da imajo sintetizirani CMD-MNPs magnetne lastnosti ter feromagnetni sistem. Določili smo inhibitorne lastnosti CMD-MNPs na rast dveh bakterijskih kultur. Inhibitorne učinke na rast testnih mikroorganizmov smo zaznali pri CMD3-MNPs, medtem ko ostali CMD-MNPs in neprevlečeni MNPs ne izkazujejo antimikrobne učinkovitosti. Proučevali smo tudi inhibitorne lastnosti MNPs modificiranih s hitozanom (HIT-MNPs) in aminosilanom (AMS-MNPs) na petih različnih bakterijskih kulturah, pri katerih nismo zaznali inhibiornega učinka na rast izbranih mikororganizmov. Za nadaljnje raziskave smo izbrali CMD3-MNPs, na katerega smo vezali encim alkohol dehidrogenazo (ADH). V drugem delu doktorske disertacije smo nosilec CMD3-MNPs površinsko funkcionalizirali z epiklorohidrinom (EClH). Optimalna koncentracija EClH je znašala 4 % (v/v). Proučevali smo vpliv različnih procesnih parametrov na preostalo aktivnost in učinkovitost imobilizacije ADH na CMD3-MNPs. Pri optimalnih pogojih imobilizacije ADH na CMD3-MNPs smo dosegli 89,6 % preostalo aktivnost imobilizirane ADH in 99,5 % učinkovitost imobilizacije. Nadaljevali smo s postopkom koimobilizacije, pri čemer smo na funkcionaliziran nosilec CMD3-MNPs koimobilizirali encim ADH in kofaktor β-nikotinamid adenin dinukleotid (β-NAD). S spreminjanjem procesnih parametrov smo proučevali njihov vpliv na preostalo aktivnost imobilizirane ADH s kofaktorjem β-NAD na CMD3-MNPs in učinkovitost koimobilizacije. Pri optimalnih pogojih koimobilizacije ADH in β-NAD na CMD3-MNPs smo dosegli 73,3 % preostalo aktivnost ADH ter 93,8 % učinkovitost imobilizacije. Izvedli smo še študijo termične stabilnosti proste ADH, ADH imobilizirane na CMD3-MNPs in ADH koimobilizirane z β-NAD na CMD3-MNPs pri različnih temperaturah. ADH imobilizirana na CMD3-MNPs je ohranila skoraj 60 % svoje začetne aktivnosti po 24. urah inkubacije pri temperaturah 20 °C in 40 °C. ADH koimobilizirana z β-NAD na CMD3-MNPs je pri temperaturi 30 °C ohranila 75,4 % začetne aktivnosti, pri 50 °C pa 66,5 % začetne aktivnosti po 5. urah inkubacije. Proučili smo še stabilnost ADH imobilizirane na CMD3-MNPs in ADH koimobilizirane z β-NAD na CMD3-MNPs, ki smo ju skladiščili pri 4 °C. Po treh tednih sta obe obliki imobilizrane ADH ohranili 60 % svoje začetne aktivnosti. Magnetne nosilce HIT-MNPs in AMS-MNPs smo funkcionalizirali z mrežnim povezovalcem glutaraldehidom (GA) in amino-donorjem pentaetilenheksaminom (PEHA), na katere smo imobilizirali encim β-galaktozidazo (β-GAL) ter optimirali koncentraciji GA in PEHA. Pri kombinaciji obeh GA in PEHA smo dosegli hiperaktivacijo encima (128,9 %), do katere pride zaradi konformacijskih sprememb encima. Hiperaktivacijo smo dosegli tudi pri imobilizaciji β-GAL na AMS-MNPs. Najvišjo preostalo aktivnost β-GAL smo dosegli, kadar smo kot mrežni povezovalec uporabili 20 % (v/v) PEHA (154,4 %).[K. Vasić]20202019-11-19 19:56:54Doktorsko delo/naloga75460sl