دفاعیه دکتری در دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز
فرناز گودرزی (دانشجوی دوره دکتری مهندسی شیمی)، ۳۰ شهریور ۱۳۹۹ از رساله دکتری خود با عنوان «جداسازی انسولین با استفاده از مولکول نگاری سطحی بر نانو ذرات مغناطیسی» دفاع می کند.
چکیده این رساله دکتری که با راهنمایی دکتر پریسا حجازی انجام شده به شرح زیر است. این جلسه دفاعیه ساعت ۱۵ در دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز برگزار می شود.
چکیده
پلی‌پپتید انسولین یکی از فراورده‌های زیستی مهم است که باید با خلوص قابل قبول به بیماران دیابتی عرضه شود. مولکولنگاری سطحی پلیمرها به‌عنوان روشی نسبتا ساده و گزینش‌پذیر برای شناسایی و جداسازی درشت‌مولکول‌های زیستی استفاده می‌شود. در این تحقیق، جداسازی انسولین به کمک پلیمرهای مولکولنگاری شده برنانوذرات مغناطیسی اصلاح سطح شده مورد بررسی قرار گرفت. از متاکریلیک‌اسید و اکریل‌آمید، متیلن‌بیس‌اکریل‌آمید، و آمونیوم پرسولفات به ترتیب به عنوان مونومرهای عاملی، اتصال‌دهنده عرضی و آغازگر پلیمریزاسیون استفاده و مولکولنگاری در محیط آبی انجام شد. در گام نخست، تاثیر ۵ متغیر در دو مرحله پلیمریزاسیون و جدایش انسولین از پلیمر با شستشو بهطور همزمان به روش طراحی یک فاکتور در هر زمان بر سنجش مولکولنگاری مورد مطالعه قرار گرفت. در مرحله پلیمریزاسیون، تاثیر pH حلال آبی، غلظت اتصال‌دهنده عرضی و تاثیر توجه به ساختمان انسولین در تعیین نسبت مونومرهای عاملی و در مرحله جدایش انسولین از پلیمر تشکیل‌شده (و دستیابی به پلیمر مولکولنگاری شده دارای مکان‌های پیوندی ویژه)، تاثیر نوع حلال و زمان انجام فرایند شستشو بررسی شد. روش‌های مختلف کمی و کیفی برای اطمینان از تشکیل پلیمر سطحی، مقدار انسولین مولکولنگاریشده، بازده شستشوی انسولین از پلیمر و سنجش عملکرد سامانه مورد استفاده قرار گرفت. در گام بعدی، بر مبنای نتایج به دست آمده و با ثابت نگه داشتن نسبت مونومرها، تاثیر غلظت مونومرها (شامل مونومرهای عاملی و اتصال‌دهنده عرضی) در ۷ سطح و کنترل دمای پلیمریزاسیون در ۳ سطح با درنظر گرفتن ۶ پاسخ کمی و کیفی به روش طرح عاملی کامل مطالعه و نقطه بهینه چند پاسخی به روش تابع مطلوبیت مشخص شد. شرایط بهینه مولکولنگاری پلیمرها با نسبت مولی ۱:۴۰:۲۰۰:۱۰ برای متیلن‌بیس‌اکریل‌آمید: اکریل‌آمید: متاکریلیک‌اسید: انسولین (به دست آمده از مطالعه ساختمان انسولین) در بافر فسفات با غلظت ۱۰۰ میلی‌مولار و ۶ pH در دمای کنترل‌شده °C ۲۳ به دست آمد. شرایط شستشوی پلیمرها محلول ۱۰ درصد حجمی استیک‌اسید در متانول برای ۷۲ ساعت تعیین شد و فاکتور نگارش برابر با ۵/۲ به دست آمد. روش‌های تعیین درصد وزنی نانوذرات، قدرت مغناطش و سطح ویژه و میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی، تشکیل لایه پلیمری نازک (حدود ۷ درصد وزنی) روی سطح نانوذرات با قدرت مغناطیسی مناسب (emu.g-۱ ۱/۲۰) با سطح ویژه m۲.g-۱ ۶/۶۳ و میانگین اندازه کمتر از ۵۰ نانومتر را تایید کرد. بررسی‌ها نشان داد که بازجذب انسولین در نقطه بهینه از مدل‌های سینتیکی شبه درجه یک و دو پیروی می‌کند و بازجذب در کمتر از ۱۲ ساعت کامل می‌شود. این فرایند بهصورت خودبخودی و با تمایل بالا و همچنین با تطابق خوبی با مدل ایزوترم جذب لانگمویر و ۵/۱=K انجام می‌شود. نتایج نشان داد جایگاه‌‌های پیوندی ویژه روی سطح یا نزدیک به سطح قرار دارند و برای جداسازی انسولین در محیط با غلظت‌های کم و زیاد کاربردی هستند. همچنین این سامانه قابلیت استفاده برای ۵ مرحله متوالی فرایند بدون کاهش قابل ملاحظه در توان جداسازی را دارد. در تعیین قابلیت گزینش‌پذیری سامانه از جذب رقابتی انسولین نسبت به آلفا-آمیلاز استفاده شد و فاکتور نگارش به ترتیب برابر با ۸۳/۰ و ۵/۲ برای آلفا-آمیلاز و انسولین به دست آمد. این آنزیم همه اسیدهای آمینه انسولین را در سطح خود داراست ولی از نظر اندازه متفاوت است. نتایج حاصل، لزوم توجه به ساختمان انسولین در انتخاب نوع و نسبت اجزای مولکولنگاری را نشان داد.
|
