MOLEKÜLER LER BASKILAMA TEKNOLOJİSİ

Transkript

1 MOLEKÜLER LER BASKILAMA TEKNOLOJİSİ

2 Son yıllarda baskılanmış polimer araştırmaları ile ilgili yayınlarda önemli bir artış gözlenmektedir

3 Baskılanmış polimerler; Zor ayırmalar için (enantiyomerler, oligonükleotidler gibi) kromatografik destek malzemesi olarak, Katalitik aktiviteye sahip polimerler veya yapay enzim olarak, Biyolojik reseptörleri taklit eden yapılar olarak, Tanıma elemanı olarak biyosensörlerde, Seçimli difüzyonu sağlamak üzere tasarlanmış membranların yapımında, kullanılmaktadır

4 Sentetik bir polimerde moleküler baskılama gerçekleştirmek (a) fonksiyonel monomerler (b) çapraz bağlayıcı (c) kalıp molekül karıştırılır (1) Fonksiyonel monomerler kalıp molekül ile kompleks oluştururlar (2) Fonksiyonel monomerler çapraz bağlayıcı ile kopolimerize olurlar (3) Polimerizasyon ilerlerken kalıp etrafında çözünmez, çapraz bağlı polimer ağ oluşur. (4) Kalıbın uzaklaştırılmasıyla kalıba uygun, oldukça seçici, tamamlayıcı bağlanma bölgeleri içeren polimer elde edilir.

5 Moleküler Baskılama Nonkovalent yaklaşım Kovalent yaklaşım

6 Moleküler Baskılama Kovalent ve non-kovalent ovalent baskılama yöntemlerinin y avantaj ve dezavantajları Monomer-kalıp kompleksinin sentezi Polimerizasyon koşulları Polimerizasyondan sonra hedefin uzaklaştırılması Hedefin bağlanması ve ayrılması Bağlanma bölgelerinin yapısı Kovalent Gerekli Geniş Zor Yavaş Daha belirgin Non-kovalent ovalent Gereksiz Sınırlı Kolay Hızlı Belirgin

7 Kovalent baskılama yöntemi Kalıp molekül kovalent olarak bağlanır ve daha sonra hidroliz ile uzaklaştırılır.

8 Non-covalent baskılama yöntemi Kalıp molekül ile non-kovalent etkileşebilen monomerler kullanılır.

9 Non-kovalent olarak hazırlanmış MIP lerin özetle avantaj ve dezavantajları Avantajları Biyomolekül temelli tanımaya göre daha ucuz Hazırlanması kolay: Antibadilere göre ısıl ve kimyasal kararlılığı yüksek Uygulama gereksinimine göre farklı formlarda hazırlanabilir (küre, blok, ince film) Hedef analite olan afinitesini kaybetmeksizin yıllarca depo edilebilir Dezavantajları Biyolojik eşleniklerine göre katalitik kapasite daha düşük Bağlanma bölgesi heterojenitesi nedeniyle bağlanma bölgesi afinitelerinde farklılık Kantitatif çalışmalarda yapıdan kalıp sızması uygun bir kalıp analogu kullanımını gerektirebilir Yığın polimerin SPE/LC uygulamaları için öğütülmesi ve elenmesi gereklidir. Daha iyi kromatografik performans için homojen boyutlarda küresel MIP oluşturma teknikleri gerekebilir.

10 Küçük moleküller Farmasotik ilaçlar Pestisitler amino asitler& peptidler Nükleotidler Steroidler Şekerler Peptitler Proteinler Kalıp moleküller F. L. Dickert and O. Hayden, Anal. Chem, 2002, 74, 1302.

11 MIP lerin üretimi

12 Sıklıkla kullanılan fonksiyonel monomerler

13 Sıklıkla kullanılan çapraz bağlayıcılar

14 Bağlanma Sabitleri

15 Koordine Bağlanma Fonksiyonel monomerlere kalıp molekül olarak metal bağlanması:

16 MIPlerin fiziksel yapısı Genellikle çapraz bağlı monolitik yapılardır. Diğer yapılar Süspansiyon polimerizasyonu ile elde edilen partiküller Mikroküreler ve nanopartiküller Yüzey kaplayıcılar Dendrimerler Surface groups polymerised, then core removed to give hollow capsules with imprinted cores

17 MIPlerin bazı özellikleri Paradoks: Kalıp molekülün uzaklaştırılmasından sonra oluşan yapısal boşluğun korunabilmesi için MIPlerin sert ve dayanıklı bir yapıya sahip olması gerekir. Kalıp molekülün, oluşan yapısal boşluğa tekrar bağlanma dengesinin hızlı olabilmesi için oldukça esnek bir yapıya sahip olmalıdır. Gözenekli MIPlerin etkin aktif bölgelere sahip olabilmesi için yüzey alanları m 2 g -1 polimer aralığında olmalıdır.

18 Ayırma Yöntemleri MIP durgun faz kullanılarak kapiler elektroforez (CEC) ile propranolol un (β-bloke edici ilaç) enantiomerik olarak ayrılması L. Schweitz, L.I. Andersson and S. Nilsson, J. Chromatog. A, 1998, 817, 5-13

19 Katalizör Ürün Baskılama: MIPlerin kataliz reaksiyonu sonucu elde edilen ürünü taklit eden kalıp molekül ile hazırlanması #glisinin stereoselektif olarak alkillenmesi ürün substrat

20 Enzim Mimik olarak MIPler Enzim kataliz mekanizmalarının daha iyi anlaşılmasıyla enzimlerin aktif bölgelerini taklit eden yapıların oluşturulması: Örn; Serin proteazın katalitik üçlüsü: Ser, His ve Asp bölgesinin baskılanması.

21 MIP analoglar, OH, imidazol ve CO 2 H gibi grupların bir ya da birkaçına sahip fonksiyonel monomerler ile hazırlanır. örneğin: MIP analoglar reaksiyon hızını ancak 2-3 kat arttırabilmişlerdir.

22 MIP-Katalize diğer dönüşümler Eliminasyon reaksiyonları substrat Reaksiyon hızı > 10-kat

23 Metal ortamında kataliz dönüşümleri. Genel olarak: hidrojenasyon katalizör transferi:

24 Biyobaskılama biyopolimerin MIPe dönüşümü: kalıp molekül varlığında kilit konformasyonu Doğal miyoglobine göre aktivite 20-kat, ancak enantioselektif değil.

25 Antibadi Mimik olarakmipler steroid analizi için MIPler O. Ramström, L. Ye and K. Mosbach, Chem. Biol., 1996, 3,

26 Ticari olarak kullanılan antibadilerin reaktiviteleri ile benzerlik göstermektedirler ancak çözelti ortamında bağlanmaları oldukça yavaştır.

27 Sensör olarak MIPler Enantioselektif quartz crystal microbalance (QCM) temeline dayanan MIP sensörler MIPlerle hazırlanan S- propranolol un R ve S formuna ayrılması (selektivite katsayısı = 5)

28 MIPlerin doğal antibadi ve enzimlerle karşılaştırılması a katalitik etkinlik enzimler >> antibadiler >> baskılanmış polimerler b bağlanma bölgesi enzimler antibadiler >> baskılanmış polimerler homojenitesi c ortalama maliyet antibadiler << enzimler < baskılanmış polimerler ve hazırlama kolaylığı d kullanım ve kararlılık antibadiler enzimler << baskılanmış polimerler

29 Figure 1. Schematic illustration of the imprinting technique. [Color figure can be viewed in the online issue, which is available at

30 Scheme 1. Illustration of microcontact molecular imprinted polymer preparation procedures, using myoglobin for example.

31 Figure 1. Structures of tyrosine and phenylalanine. Figure 2. Scanning electron micrograph of tyrosine-imprinted polymer beads. (a) Beads were prepared using 3.2% of SDS as emulsifier, W/T was 40:1; (b) beads prepared using 2.62% of PVA as dispersant, W/T was 40:1; (c) beads prepared using 4.6% of PVA as dispersant, W/T was 30:1; (d) beads prepared using 4.6% PVA as dispersant, W/T was 46:1.

32 Table 2. Molecular selectivity of tyrosine-imprinted polymers (TIP) and control polymers a

33 Figure 5. Representation of the noncovalent imprinting mechanism. The functional monomers and template molecules form prepolymerization complexes of different orders. CL captures the spatial information contained in the complexes, yielding binding sites of varying binding affinities.

34 Figure 4. SEM images of (A, B) non-mip and (C, D) Lys-MIP. Figure 9. Charge distribution on lysozyme and cytochrome c. Black, negative charge; gray, positive charged; light gray, neutral.

35 Figure 1. Classification of polymerization methods for the production of particles (heterogeneous polymerization), based on the following criteria: (a) initial state of polymerization mixture, (b) kinetics of polymerization, (c) mechanism of particle formation, and (d) shape and size of final polymer particles.

36 Figure 1. Schematic illustration of the surface imprinting technique.

37 Fig. 1. Schematic illustration of binding site homogeneity and heterogeneity in MIPs.

38 İnsan serumundan kadmiyum iyonlarının uzaklaştırılması

39 KADMİYUM Kadmiyum gümüş grisi renginde, sert, iyi şekillendirilebilen, korrozyona dayanıklı bir metaldir. Çinko cevherlerinin izabesiyle elde edilir. Suda çözünmez, asitlerde çözünür. Isıtılmasıyla tatlımsı kokulu, kahverengi kadmiyum oksit dumanı çıkar. Çözünebilen kadmiyum tuzları genellikle çok zehirlidirler. Buharlaşma 370 C'den sonra dikkati çekecek düzeydedir. Kadmiyum deney hayvanlarında kansorejen etkisi kanıtlanmış ve insanda olası maddeler listesindedir İdrarda kadmiyum Kanda kadmiyum : kritik üst sınır 15 mikrogram/ lt. : kritik üst sınır 0.15 mikrogram/dl.

40 KADMİYUM Tehlike kaynakları: Kadmiyum ve bileşiklerinden etkilenme, özellikle aşağıdaki işlerde, işyerlerinde, işlemlerde ve bunların benzerlerinde, buralardaki uzun süreli temizleme ve onarım çalışmalarında görülür: Kurşun ve çinko cevherlerinin izabesiyle ve termik yollardan kadmiyum ve alaşımlarının elde edilmesi (eritme, dökme, kavurma, kızdırma, su verme işlemleri), Kadmiyum ve alaşımlarıyla yapılan çalışmalar (lehim, kaynak, sıcak kesme, kızdırma, buharlaştırma, galvanizasyon). Nikel-kadmiyum akümülatörleri yapımı, çözünebilir kadmiyum bileşikleri (kadmiyum klorür, -sülfat, -nitrat), kadmiyum pigmentleri ve kadmiyum içeren stabilizatörlerle çalışma, Lehim işleri, özellikle yüksek miktarda kadmiyum içeriği olan "sert lehim" işleri, Kadmiyumlu artık ve hurdalarla çalışma, bunların yakılması, kadmiyumlu boyaların temizlenmesi (örnejin yakma ile), kadmiyumlu metallerin kaynak makinasıyla kesilmesi,

41 KADMİYUM Tehlike kaynakları: Kadmiyumun kurşun ve çinko cevherlerinden elektrolitik yöntemle elde edilmesi, Sentetik madde endüstrisinde kadmiyumlu stabilizatörler kullanılması, Kadmiyum içeren pigmentlerin sentetik maddeler ve boyalara katılması, Kadmiyum içeren emaye, seramik boyalar ve seramik yapımı, Çözünebilir kadmiyum bileşiklerinin fotoğraf, cam, lastik ve mücevher endüstrisinde kullanılması, Kadmiyumlu materyalle yapılan mekanik çalışmalar. Aşağıdaki işlemlerde, eğer kadmiyum oksit dumanlarının çıkmasına yol açacak sıcak çalışmalar (lehim, kaynak, kesme gibi) varsa, tehlike düşünülmelidir: Kadmiyum içeren sentetik maddeler, boyalar, emaye ve seramik boyaları (pasta şeklinde) ile çalışma, Kadmiyumlu fotosel yapımı ve bunlarla çalışma, Kadmiyum içeren elemanların ve parçaların TV, ölçü gereçleri ve reaktör teknolojisinde, otomotiv ve havacılık endüstrisinde kullanılması.

42 KADMİYUM Organizmaya girişi: Toz ve füme şekilleriyle öncelikle solunum yolundan, Mide-barsak kanalından. Etki şekli: Kadmiyum bazı enzim sistemlerini bloke eder ve organizmaya gerekli çinkonun antagonistidir. Solunum sistemine, mide barsak kanalına ve özellikle de biriktiği böbreklere zarar verir. İkincil olarak hematopoez bozuklukları ortaya çıkar. Mide-barsak kanalından alınmış kadmiyumun ortalama % 5'i resorbe olur. Solunum yolu için bu oran % 30'dur. Organizmaya giren kadmiyumun çok az bir bölümü elimine edilebildiği için, organizmada birikir. Kadmiyumun biyolojik yarılanma süresi uzundur (ort yıl). Atılma dışkı ve idrarladır.

43 KADMİYUM AKUT TOKSİK ETKİLERİ Füme kadmiyumun ve buharlarının solunmasıyla burun, yutak, gırtlak ve bronşlarda mukoza irritasyonu, Birçok saat (hatta üç güne kadar) süren bir latent süreden sonra: Öksürük, dispne, yutma zorluğu, göğüs ağrıları, metal buharı humması (terleme krizi, titreme, taşikardi), ve: akciğer ödemi, Böbrek zararları. Ağız yoluyla alınmasında: Bulantı, mide ağrısı, sindirim bozuklukları, diyare, başağrısı, baş dönmesi, kollaps. KRONİK TOKSİK ETKİLERİ Uzun yıllar etkilenmeden sonra: Aşırı yorgunluk, Kronik rinit, burun mukozasında atrofi, koku duyusunda azalma ya da yok olma, solunum bozukluğu sonucu disapne, böbrek zararları, Mide-barsak bozuklukları, zayıflama, karaciğer zararı, Ender olarak: yoğun etkilenmede; dişlerde sarı renk (kadmiyum sülfür: CdS).

44

45

46 Poli(HEMA-MAC) Mikrokürelerin SEM Fotoğrafları

47 MAC ve MAC-Cd 2+ kompleks monomerlerinin molekül formülleri

48 Cd 2+ adsorpsiyonuna zamanın etkisi Baskılanmış mikrokürelere Cd 2+ adsorpsiyon izotermi Langmuir adsorpsiyon izotermi Mikrokürelerin tekrar kullanılabilirliği

49 Cd 2+ ye göre Pb 2+ ve Zn 2+ iyonları için K d ve k değerleri Metal Baskılanmamış küreler Baskılanmış küreler k` iyonu K d k K d k Cd ± ± Pb ± ± x10-2 ±5x ± ±0.22 Zn ± ± x10-4 ±1x ± ±9.78

50 İnsan serumundan demir iyonlarının uzaklaştırılması

51 DEMİR Demir, - elektron transferi - oksijen taşınması ve aktivasyonu - azot sabitleştirilmesi - DNA sentezi gibi birçok önemli biyolojik işlem için gereklidir. Demirden yoksun bir diyet, demire bağlı birçok enzimatik işlemin inhibisyonuna yol açacağı gibi, fazla miktarlardaki kompleksleşmemiş demir fizyolojik ph ta çözünmeyen hidroksitlerini ve oksijenle tepkimeye girerek oldukça zararlı olduğu bilinen serbest radikalleri meydana getirir.

52 DEMİR Metabolizması Demirin alımı, taşınımı ve depolanmasını düzenleyen mekanizmalar oldukça karışıktır. Bu işlemler birkaç basamakta incelenebilir 1- Besinlerin sindirilmesi sırasında aktif veya pasif taşınım; çözünme, redoks reaksiyonları veya kompleksleşme, 2- Demir iyonlarının membranlardan hücre içerisine seçimli taşınımı, 3- Hücre içerisindeki işlemler; protein yapısına katılma, 4- Boşaltım veya geçici olarak depolama ile metabolizmadan uzaklaştırılması.

53 DEMİR Metabolizması İnsan organizmasında demirin metabolizması klinik bir öneme sahiptir; günlük besinlerle alınması gereken demir mg arasındadır ve ortalama olarak bunun sadece % 10 u absorplanarak kullanılır ve günde sadece 1-2 mg demir boşaltım yoluyla atılabilir. Hem özellikle gelişmekte olan ülkelerde sözkonusu olan demir eksikliği, hem de aşırı demir alımı kalp rahatsızlıkları ve bazı patolojik hastalıklar için risk faktörü oluşturmaktadır

54 DEMİR Vücutta demir fazlalığı - idiopatik hemokromatozis - kan transfüzyonları - talasemi - akut zehirlenmeler gibi çeşitli nedenlerle oluşabilir. Fazla demir istilacı mikrobiyal ya da neoplastik hücreler için besin teşkil ettiğinden, enfeksiyon ya da neoplasiye yol açması yanında, savunma sistemini zayıflatması sonucu başka etkiler de yaratabilir. %70;in üzerinde doygunluğa sahip transferrin daha düşük doygunluğa sahip olana göre DNA sentezinin başlatılması için lenfositlere metal sağlamada daha az etkilidir.

55 Demir depolarının artması ile hemosiderin oluşumu artar (hemosiderozise). Toksik etkide bulunarak hücredeki enzimleri inhibe eder ve doku harabiyetine yol açar. Oksidatif reaksiyonlarla serbest radikaller gibi çok reaktif ürünler de oluşturabilir. Bu serbest radikaller de hem lipitlere hem de proteinlere zarar verirler. Karaciğer, kalp, pankreas ve diğer endokrin organlara çöken demir, organlarda harabiyete neden olur ve kardiyomiyopati, siroz, diabetus mellitus, hipogonadizm ve hipofiz yetmezliği gibi klinik bulgular ortaya çıkar.

56 Dolaşımda biriken hemosiderin Deri altında biriken hemosiderin

57 Hemokromatozisli hasta karaciğeri Tedavi edilmediğinde, hemokromatoziste ortalama yaşam beklentisi klinik semptomların ortaya çıkmasını takiben yıldır. Yaşam süresi büyük demir depolarının yok edilmesi ile 15 yılın üzerine uzatılabilir. Siroz gelişmeden önce yapılan yeterli tedavi ile yaşam süresinin normale yakın olması beklenebilir.

58 HASTALIĞIN TEŞHİSİ Fiziksel sinyaller; Karaciğer ve dalak büyümesi, deride pigmentasyon. Kan Tahlili; Serum demir miktarının artması, Total demir bağlama kapasitesinde azalma, Serum ferritinin artması, Yüzde transferrin doygunluğunda artma. Karaciğer biyopsisi; Risk faktörü taşıyan hastalara (kronik alkolizm, aile öyküsünde hemokromatozis varsa). Genetik mutasyon testi (HFE gen analizi ve C282Y mutasyon tayini); Risk faktörü taşıyan hastalara.

59 DEMİR FAZLALIĞININ TEDAVİSİ Kan alınması (flebotomi), ucuz ve etkili bir yöntem. Tedavi sırasında üç yıl süreyle, haftada bir kan alınması gerekir. Ancak anemiye neden olabilir. Demir bağlayıcı şelatörlerin oral veya intravenöz olarak alınması. EKSTRAKORPORAL TEDAVİ

60 DEMİR TEDAVİSİNDE KULLANILAN ŞELATÖRLER Desferrioxamine (DFO) ve Ferrioxamine (FO) α-ketohydroxypyridinones (α-khp) Pyridoxal isonicotinoyl hydrazone (PIH) n,n'-bis(o-hydroxybenzyl)-ethylenediamine diacetic acid (HBED) Fazla demir Şelatör

61 Şelatör kullanımının dezavantajları; Tedavi zor Acı verici Yeterli miktarda demir uzaklaştırılması için gereken şelatör seviyesi toksik olabilir. Vücut için önemli elektrolitlerin kaybı

62

63 MAGA-Fe 3+ kompleks monomer Fe 3+ baskılanmış poli(hema-maga) mikrokürelerin SEM fotoğrafı

64 Fe3+ adsorpsiyonuna zaman etkisi Adsorpsiyon izotermi Deneysel verilerin 1ºkinetiği Deneysel verilerin 2ºkinetiği

65 Fe 3+ baskılanmış poli(hema-maga) kürelerin kinetik sabitleri Başlangıç derişimi Deneysel q e 1º-kinetik 2º-kinetik (mg/l) (µmol/g) k 1 (l/min) q e (µmol/g) R 2 k 2 (g/µmol min) q e (µmol/g) R x Fe 3+ ye göre Cr 3+ ve Zn 2+ iyonları için K d ve k değerleri Metal iyonu Baskılanmamış küreler Baskılanmış küreler K d k K d k k' Fe Zn Cr *Tüm metal iyonları için derişim: 40 mg/l

66 Fe 3+ BASKILANMIŞİYON SEÇİCİ MONOLİTİK K KOLONLAR (A) PHEMA (B) MIP

67 Yüzey Morfolojisi SEM Fotoğrafları (A) PHEMA

68 Yüzey Morfolojisi SEM Fotoğrafları (B) MIP

69 Alüminyum iyonlarının uzaklaştırılması için moleküler baskılanmış sorbentler

70 ALÜMİNYUM Alüminyum, biyolojik fonksiyonu olmayan zararsız bir element olarak bilinir. Fakat son yıllarda alüminyum ile çeşitli hastalıklar arasındaki ilişki yoğun olarak araştırılmaktadır. Alüminyum yeryüzünde metalik halde bulunmaz. Oksit, hidroksit, alüminat ve silikat şeklindedir. Yerkabuğunun %8 kadarını oluşturur. Alüminyum motor, uzay, kimya, kağıt, mobilya sanayii, gıda endüstrisinde katkı maddesi, ilaç hammaddesi olarak, diş macunu üretiminde, paketleme endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır.

71 ALÜMİNYUM Alüminyum vücuda - parenteral sıvılarla - solunum ve deri yoluyla - besin maddeleriyle alınır. Alüminyum bakımından zengin besinler; Çay; çay yapraklarının 20 mg/g alüminyum içerdiği ve çayın dem kısmına ortalama olarak 3.9 mg alüminyum geçtiği rapor edilmiştir. Pirinç, bezelye, nohut ve peynirde de alüminyum bulunmaktadır.

72 ALÜMİNYUM İçme Suları Toprakta bulunan alüminyum ile suda bulunan alüminyum miktarları karşılaştırılınca sudaki miktar önemsizdir. Ancak bazı volkanik bölgelerdeki sular aşırı yüksek miktarda alüminyum içerir. Bazı bölgelerde içme suyuna asit yağmurlarının karışması sonucu alüminyumun topraktan suya geçtiği bilinmektedir. Ayrıca alüminyum tuzları, içme sularının temizlenmesinde topaklaştırıcı ajan olarak kullanılmaktadır. Bu da sudaki alüminyum derişimini arttırmaktadır.

73 ALÜMİNYUM Parenteral Sıvılarla Alınan Alüminyum Kronik böbrek yetersizliği olan hastalarda diyaliz tedavisi sırasında bazı sorunlar tespit edilmiş ve diyaliz sıvısının hazırlandığı sudaki alüminyum miktarının yüksek olduğu görülmüştür. Diyaliz ENSEFALOPATİ si şehir suyundaki alüminyumdan kaynaklanmaktadır. Bu durumu önlemek için diyaliz suyu deiyonizasyona veya ters ozmoza tabi tutulmaktadır.

74 ALÜMİNYUM Plazmada Taşınması Alüminyum iyonu (Al 3+ ) plazmada ferritin ve transferinaz enzimlerine bağlanarak taşınır. Böbrek fonksiyonu normal olan kişilerde ağızdan alüminyum yüklemesinden sonra idrarda alüminyum atılımı artar. Böbrek alüminyum klerensi plazma alüminyum miktarının artması ile azalır. Sağlıklı bireylerde alüminyum miktarı 10 mg/l den daha düşüktür.

75 ALÜMİNYUM TOKSİSİTESİ Vücutta toplam alüminyum miktarı 50 mg dan azdır. Bu elementin vücuda alınmasını engelleyen bariyerler vardır. Böbrek fonksiyonu normal olan kişilerde alüminyumun atılan miktarı yüksektir. Böbrek fonksiyonlarında yetersizlik varsa vücuttaki alüminyum miktarı artabilir. Diyaliz tedavisi olan hastaların %80 inde alüminyum miktarı artmıştır. Alüminyumun vücutta birikmesi ile nörolojik bozukluklar hiperaluminea diyaliz ensefalopatisi anemi gibi patolojik durumlar görülür

76 ALÜMİNYUM TOKSİSİTESİ HİPERALÜMİNEMİYA Kronik böbrek yetersizliği hastalarının son döneminde uzun süre hemodiyaliz uygulanması çeşitli dokularda alüminyumun birikmesine neden olmaktadır. Serum ve dokularda görülen bu yükleme, alüminyum tuzlarının ince barsaklardan emilmesiyle gerçekleşir..

77 ALÜMİNYUM TOKSİSİTESİ DİYALİZ ENSEFALOPATİSİ Hastada hafıza kaybı ve hareketlerde koordinasyon bozukluğu söz konusudur. Diyaliz ensefalopatisinde alüminyumun rolü ilk kez 1972 de rapor edilmiştir. Diyaliz ensefalopatisinden ölen hastaların beyinlerinde anormal yüksek miktarlarda alüminyum bulunmuştur. Alüminyum kaynağının, diyalizdeki hastalarda tedavi amacıyla kullanılan fosfat bağlayıcı jel olduğu düşünülmüştür. Son yıllarda yazılan analitik + epidemiyolojik raporlar alüminyum kaynağı olarak. İÇME SUYUNA DİKKAT ÇEKMEKTEDİR!!!

78 ALÜMİNYUM TOKSİSİTESİ OSTEODİSTROFİ Alüminyumun kemiklerde birikmesidir. Hastada ağrı ve fiziksel aktiviteyi sınırlama eğilimi vardır. Alüminyumun içme suyu ile vücuda alındığı, sindirim sisteminden emilerek kemikte depolandığı ve kemik demineralizasyonuna neden olduğu radyografik olarak belirlenmiştir..

79 ALÜMİNYUM TOKSİSİTESİ ANEMİ Vücudunda aşırı alüminyum biriken kişilerde mikrositik hipokromik anemi gelişmiştir. Kronik hemodiyaliz hastalarında alüminyum birikmesi sonucu serum ferritin derişiminde azalma görülmüştür. Alüminyum birikimi hemoglobin yapımı üzerinde de engelleyici etkiye sahiptir.

80 ALÜMİNYUM TOKSİSİTESİ ALÜMİNYUM VE ALZHEİMER HASTALIĞI Alzheimer, yaşlılıkla fizyolojik olarak beyin korteksinde ve sinir hücrelerinde görülen bozukluktur. İlk kez 1907 yılında 51 yaşındaki bir kadın hastada tanımlanmıştır. Alzheimer hastalığında - bellekte bozukluk - konuşma bozukluğu - karar verme zorluğu - hareketlerde uyumsuzluk vardır. Hastalığın görülme sıklığı 65 yaşın üzerinde %6 dır. Yaş ilerledikçe sıklık artmaktadır.

81 ALÜMİNYUM TOKSİSİTESİ ALÜMİNYUM VE ALZHEİMER HASTALIĞI Alzheimer hastalığının nedenleri tam olarak bilinmemektedir. FAKAT tartışılan etmenlerden en önemlisi ALÜMİNYUMUN Alzheimer hastalığına etkisidir. Alüminyumun nörotoksik bir element olduğunun anlaşılmasından sonra bu konudaki araştırmalar yoğunluk kazanmıştır. Alzheimer hastalarının - beyin omurilik sıvısında - beyin dokusunda ALÜMİNYUM MİKTARININ ARTTIĞI rapor edilmiştir. Yiyecek ve içeceklerle alınan alüminyum 3 mg/gün den az olmalıdır.

82 ZARARSIZ BİR ELEMENT OLDUĞU DÜŞÜNÜLEN ALÜMİNYUM görüldüğü gibi oldukça tehlikeli bir ağır metal iyonudur.

83

84

85

86 Kd, K, and k Values for Fe 3+, Cu 2+, and Ni 2+ with Respect to Al 3+ nonimprinted beads imprinted beads metal ion K d k K d k k Al Fe Cu Ni

87 Civa iyonlarının uzaklaştırılması için moleküler baskılanmış sorbentler

88 CİVA Civa yer kabuğunda bulunan temel elementlerden biridir. Civa doğal dağılımla sürekli serbest hale geçtiği için insan dahil tüm canlılarda eser miktarda bulunur. Civa insan için gerekli bir element değildir. Metalik civa, anorganik civa bileşikleri ve organik civa bileşikleri en az 80 endüstri alanında 300`den fazla değişik şekilde kullanılmaktadır. Bu kullanım yerleri tüketim sırasına göre şöyle sıralanabilir: kloralkali fabrikalarında (katot olarak), elektrik cihazları (pil,ampul), boyalar, termometre-barometre gibi ölçü aletlerinin yapımında, diş hekimliğinde gümüş ile diş amalgamı yapımında, tarımda fungusit olarak (alkil civa R-HgX, alkoksi alkil civa RCH 2 RORHgX, aril civa bileşikleri), katalizör olarak, kağıt endüstrisinde tıpta civalı ilaçların yapımında kullanılır.

89 SEMPTOMLARI İnsanlarda başlangıç semptomları dudaklarda ve eklemlerde uyuşukluktur. Hastalık ilerledikçe merkezi sinir sisteminde kalıcı hasar meydana gelir ve görme bozukluğu, motor koordinasyonda bozukluk ve ölümden önceki son aşamalar olan hafıza, duymai konuşma ve tat alma kaybı gerçekleşir. Nörolojik: Psikolojik: Kardiyovasküler: Dermatolojik: Perioral: Otonomic: Gastrointestinal: Muskuloskeletal: Nonspesifik: tremor, ataksi, başağrısı, hafıza kaybı, konfüzyon, uyuşukluk, hipotoni, eklem güçsüzlüğü, fotofobi, kore hastalığı, parestezi, ani krizler depresyon, utangaçlık, duygusal instabilite, alınganlık, uyuyamama, sinirlilik, anoreksiya, psikoz hipertansiyon, taşikardi eritem, deskuamasyon, lezyonlar Dişeti iltihabı, diş kaybı, ülser Aşırı terleme, tükrük salgılama Mide bulantısı, kusma, diyare Adale ağrısı, atralji ateş, huzursuzluk, öksürük, kilo kaybı

90 Biyokimyasal seviyede civa nın etkileri. DNA hasarı, Protein yapısının değişimi Kalsiyumun kalsiyum kanallarından taşınımının değişmesiyle hücreler arası iletişimin kesilmesi Serbest radikal oluşumunun hızlanması İmmün sistem hasarı ile birlikte antioksidant enzim glutatyon peroksidaz inhibisyonu

91 Civa Zehirlenmesi ve Hastalıklar Beyin civanın yıkıcı etkilerine diğer dokulardan daha duyarlıdır. Metil civa diğer birçok zehire karşı koruyucu olan beyin membranlarından geçer. İlk önce fark edilmeyen hücre kaybıyla zarar verir, daha sonra dokunun tüm kısımlarında yıkıma neden olur. James Stanfield and Robert Madden, National Geographic Quicksilver and Slow Death, October 1972

92 Civa Zehirlenmesi ve Hastalıklar Deri ile ilgili hastalıklar Civa Parkinson hastalığıyla doğrudan bağlantılıdır Alzheimer hastalarının mikrozomlarında önemli oranda yüksek seviyelerde civa içermektedirler. Erkeklerde prostat bezi ile ilgili hemen hemen tüm problemlerde civa ile bağlantı kurulmuştur. Rheumatoid ve osteoid arthritis. Dolaşım hastalıkları Avuçta eritematöz papül ve papüloveziküller dağılmış 1-2-mm papüller

93 Fibrozla çevrili siyah civa küreleri ve iltihaplı tepki. Bilekte ve elde eritematöz ve ten renginde nodüller.

94 Civa Zehirlenmesi ve Hastalıklar Otizm Erethism, Orak hücre anemisi, kronik anemi Böbrek taşları ve hemen hemen tüm alerjiler Lösemi Akordini (pembe hastalık). Minamata hastalığı

95

96

97 MIP Küreler NIP Küreler

98 (A) MAC monomeri ve (B) MAC Hg 2+ kompleks monomerinin olası moleküler yapısı

99 MAC ve MAC Hg 2+ kompleks monomerin FTIR spektrumu MIP kürelerin FTIR spektrumu MAC ve MAC Hg 2+ kompleks monomerin Raman spektrumu

100 MIP kürelere zamana bağlı Hg 2+ iyon adsorpsiyonu V toplam : 10 ml 10 mg/l çözelti 50 mg polimer ve T: 20ºC. MIP kürelere Hg 2+ adsorpsiyonuna denge Hg 2+ derişiminin etkisi V toplam : 10 ml 50 mg polimer Zaman: 15 dk T: 20 C.

101

102 MIP ve NIP kürelere hedef ve yarışmacı iyonların adsorpsiyonu. 10 mg/l, 10mL çözelti, ph: 7.40, 50 mg polimer, T: 20ºC. MIP kürelerin adsorpsiyon-desorpsiyon döngüsü Adsorpsiyon koşulları: V toplam : 10 ml; 50 mg polimer, zaman: 30 dk, T: 20ºC.

103 İyon Baskılanm lanmış Bazı Çalışmalar...

104

105

106

107

108

109

110

111 Protein Saflaştırılmas lması için in MIP Sorbentler

112 Küçük k moleküllerin llerin baskılanmas lanmasına na yönelik y başar arılı çalışmalara karşı şın proteinler, virüsler, tüm t m hücreler h gibi biyolojik makromoleküllerin llerin baskılanmas lanması ile ilgili çalışmalar sınırls rlıdır. r. Sınırlama temelde iki faktörden kaynaklanmaktadır: - Polimer ağın içerisine girişlerini yada dışarı çıkışlarını güçleştiren büyük boyutları - Biyomoleküllerin yapılarının, iyi tanımlanmış bağlanma bölgelerinin oluşturulmasını güçleştiren karmaşıklığı ve çevre koşullarına duyarlılığı Bu güçlüklere karşın, teşhis, sensör, biyoayırma vb. uygulamalar için biyobaskılanmış polimerlerin hazırlanması yoğun bir çalışma konusudur ve proteinbaskılanmış polimerler hazırlanmaktadır.

113 Polimerizasyon Monomer ve protein arasında elektrostatik ve hidrojen bağ etkileşimleri Gevşek bağlanma Protein baskılanmış polimer Kalıbın uzaklaştırılması Tekrar bağlanma

114

115 MIP NIP

116 MIP NIP

117

118 Schematic representation of L-histidine template formation.

119 Effect of histidine concentration on the amount of adsorbed histidine. Scatchard plot of histidine rebinding by the imprinted polymers.

120 Effect of initial horse heart cyt c concentration on adsorption capacity of HIBS ph: 7.0 (phosphate buffer); time: 2 h; T: 25 C. Scathard plot of cyt c rebinding by the imprinted polymers

121 FPLC Separation of D-histidine and L-histidine on a column packed with MAH-Cu-L-histidine imprinted polymers. All compounds were separated in less than 7.0 min. All peaks were detected at 254 nm with 0.05 M NaH 2 PO 4 buffer containing 0.1 M imidazole; column length, 50-mm diameter; 5-mm empty glass Tricorn column; amount of packed material, g.

122 FPLC separation of cyt c and ribonuclease A on a column packed with MAH-Cu-L-histidine imprinted polymers. Detection was performed at 254 nm with 0,05 M NaH 2 PO 4 buffer containing 0.1 M imidazole; column length, 50-mm diameter; 5-mm empty glass Tricorn column; amount of packed material, g.

123

124 Bilirubin baskılanm lanmış sorbentler

125 BİLİRUBİN Safra pigmentidir Kırmızı kan hücrelerinin parçalanma ürünü olan hem in yıkımı ile oluşur. Fizyolojik koşullarda, yetişin insanlarda saatte 1-2x10 8 parçalanmaktadır. eritrosit 1 g hemoglobin yaklaşık 35 mg bilirubin üretiminden sorumludur ve yetişkinlerde günde yaklaşık 300 mg bilirubin oluşmaktadır. Tersinmez beyin hasarlarına neden olabilmesinden ötürü toksin olarak değerlendirilmektedir.

126 Bilirubinin oluşmas ması Eritrositlerin parçalanmasıyla ortaya çıkan hemoglobin, retiküloendoteliyal sistemde (RES) yani başlıca karaciğer, dalak ve kemik iliğinde yıkılır ve hem kısmından bilirubin oluşur.

127 İnsan kanında, parçalanan eritrositler kemik iliğinde gerçekleşen abortif hemoglobin sentezi ile oluşan hemoglobin, hemoglobin olmayan hemler, karaciğerde yıkılan miyoglobin, katalaz, peroksidaz, sitokrom b 5 sitokrom p-450 bilirubin kaynaklarıdırlar

128 Serum total bilirubin düzeyinin d normal değeri, eri, Doğumdan hemen sonra vaktinde doğan bebekte % mg arasında, prematüre bebekte %8 mg dan düşüktür. Doğumdan üç gün sonra vaktinde doğan bebekte % mg arasında, prematüre bebekte %12 mg dan düşüktür. 1 aylık bebekte % mg arasındadır erişkinde % mg arasındadır.

129 Serum total bilirubin düzeyinin normalden yüksek olması hiperbilirubinemi olarak tanımlanır. % mg arasında hiperbilirubinemi subikter ile birliktedir. Süt çocuklarında %4-5 mg arasında erişkinlerde de %2 mg ın üzerinde hiperbilirubinemi klinikte belirgin ikter (sarılık) ile tanınır.

130 Bebeklerde plazmada indirekt bilirubin %20-25 mg dan yüksek olduğunda merkezi sinir sistemine geçerek kernikterus denen nöropatik tabloya neden olabilir. Sülfonamidler, salisilatlar ve tiroit hormonları, albümin üzerindeki yüksek afinite yeri için bilirubinle yarışırlar ve kernikterus oluşumunu kolaylaştırırlar.

131 Hiperbilirubinemilerin Sınıflandırılması Bilirubin metabolizmasındaki bozukluğun yerine göre kanda indirekt bilirubin veya direkt bilirubin artar. Hiperbilirubinemiler, kanda artan bilirubin tipinin indirekt bilirubin veya direkt bilirubinin oluşuna göre iki ana sınıfa ayrılırlar; Ankonjuge (serbest, indirekt) hiperbilirubinemiler Konjuge (direkt) hiperbilirubinemiler

132 Ankonjuge hiperbilirubinemiler Aşırı bilirubin yapımına bağlı ankonjuge hiperbilirubinemiler Hemoitik ikterler Nonhemolitik ikterler Hepatik uptake bozukluğuna bağlı ankonjuge hiperbilirubinemiler Gilbert sarılığı: serbest bilirubin düzeyleri % mg kadardır, %5 mg değerini nadiren aşar Bilirubin konjugasyonunda bozukluğa bağlı ankonjuge hiperbilirubinemiler Yeni doğan fizyolojik sarılığı Crigler-Najar sendromu tip I Crigler-Najar sendromu tip II

133 Konjuge hiperbilirubinemiler Hepatositlerden atılım bozukluğuna bağlı konjuge hiperbilirubinemiler Dubin-Johnson sendromu Rotor sendromu Kolestaza (intrahepatik veya ekstrahepatik) bağlı konjuge hiperbilirubinemiler Hepatit sarılığı Kolestatik sarılık Safra taşlarına bağlı tıkanma sarılığı Tümöre bağlı sarılık

134 Tedavi Yöntemleri Işık tedavisi phototherapy İlaç tedavisi (Fenobarbital) Hemodiyaliz -Yüksek maliyeti ve işlemin nonspesifik olması dezavantaj -Ayrıca kandan protein kayıpları söz konusu Plazma değişimi -Yüksek maliyet Hemoperfüzyon

135

136 NMR spectrum of MAT monomer

137 FTIR spectra of bilirubin, MAT, and the MAT-bilirubin complex FTIR spectra of NIP and MIP particles.

138 Optic photographs of NIP (left) and MIP (right) particles. SEM micrographs of the (A) MIP and (B) NIP particles

139 Time-dependent adsorption of bilirubin on the MIP particles; V total :10 ml, 0.8 mg/ml solution, 125 mg polymer, and T:25 C. Effect of equilibrium bilirubin concentration on the adsorption of bilirubin on MIP particles; V total :10 ml, 125 mg polymer, time:60 min, T :25 C. Langmuir and Freundlich Adsorption Isotherm Constants First- and Second-Order Kinetic Constants for the MIP Particles

140 Comparison of the Adsorption Capacities for Bilirubin of Various Adsorbents

141 Chemical structures of competitive molecules. Kd, k, and k Values of Cholesterol and Testosterone, With Respect to Bilirubin

142 Adsorbed template and competitive molecules both in MIP and NIP particles; 0.8 mg/ml, 10 ml solution, 125 mg polymer, T:25 C. Adsorption-desorption cycle of MIP particles. V total :10 ml, 125 mg polymer, time: 30 min, T:25 C.

143 Kolesterol baskılanm lanmış sorbentler

144 Kolesterolün koroner kalp hastalıkları ile yakın ilişkisi bilinmektedir. Kolesterol seviyesinin azaltılması ile klinik olaylarda ve ölüm oranında azalma gösterilmektedir. Kolesterol miktarının azaltılmasına yönelik ilaçlar; Safra asidi bağlayıcı reçineler Mevacor (lovastatin), Zocor (simvastatin) Pravachol (pravastatin) Nicotinic acid (niacin) Resins; Questran (cholestyramine) Colestid (colestipol) Fibric acid and derivatives Aspirin HMG-CoA reductase inhibitörleri

145 Steroidlerin baskılanması üzerine çalışmalar, özellikle kolesterolün sağlık üzerine etkileri bilindiği için, teşhis, miktar tayini ve uzaklaştırılmalarına yönelik çalışmalar nedeniyle önem kazanmaktadır Kolesterolün büyüklüğü ( g/mol) ve amfipatik yapısı baskılanmasını güçleştirmektedir.

146

147

148

149 Polimerizasyonİşlemi Polimerizasyon 70 C de 5 saat devam ettirilmiştir. Elde edilen yığın polimer oda sıcaklığında kurutulduktan sonra bir değirmende öğütülmüş ve reaksiyona girmeyen bileşenler tamamen uzaklaşana kadar etanol ve saf su ile yıkanmıştır. Daha sonra partiküller vakum etüvünde 50 C de 24 saat süre ile kurutulmuş ve tekrar öğütülerek elekten geçirilmiştir. Kolesterol baskılanmamış poli(hema-mat) partiküllerin hazırlanmasında yukarıda verilen yöntem aynen uygulanmıştır, sadece polimerizasyon ortamında kolesterol eklenmemiştir.

150 Kalıbın Uzaklaştırılması Polimer yapısında kalıp molekül olarak kullanılan kolesterolün uzaklaştırılması için kolesterol baskılanmış polimerler 15 ml kloroform ilave edilerek rotatör ile 48 saat karıştırılmıştır. Bu işlem yapıdan kolesterol sızması gözlenmeyene dek sürdürülmüştür.

151 Kolesterol Baskılanmış Poli(HEMA-MAT) Partiküllerin Karakterizasyonu Elementel Analiz FTIR ile Yapı Analizi Yüzey Alanı Ölçümleri Denge Şişme Oranının Belirlenmesi Poli(HEMA-MAT) Partiküllerin Yüzey Morfolojisi NMR Çalışmaları

152 Kolesterol Adsorpsiyon Çalışmaları Kolesterol adsorpsiyon deneyleri kesikli deney sisteminde oda sıcaklığında gerçekleştirilmiştir. Deneyler su:thf (5:6 v/v) çözücü ortamında; yapay intestinal çözeltide ve insan serumu kullanarak gerçekleştirilmiştir. Tipik bir deneyde MIP ve NIP poli(hema-mat) partiküller (200 mg) kolesterol içeren adsorpsiyon ortamında koyularak manyetik olarak karıştırılmıştır. Adsorpsiyon süresi yapılan ön denemeler ışığında 3 saat olarak belirlenmiştir. Adsorpsiyon süresi sonunda MIP ve NIP poli(hema-mat) partiküllere adsorplanan kolesterol miktarı, başlangıç ve sonuç çözeltisindeki kolesterol miktarı farkından hesaplanmıştır.

153 Kolesterol Adsorpsiyon Çalışmaları Yapay İntestinal Çözeltinin Hazırlanması 125 ml 0.2 mol/l KH 2 PO 4 95 ml 0.2 mol/l NaOH 200 ml H 2 O 24.5 g sodyum deoksikolat g sodyum kolat A 0.2 mol/l NaOH ph V t = 500 ml Kolesterol Standart Çözeltisinin Hazırlanması 500 ml A; 900 mg kolesterol 3 saat, 50ºC

154 Kolesterol Tayini Yapay intestinal çözeltiden ve plazmadan kolesterol tayini Allain Yöntemi ile Biyokimya kitinde gerçekleştirilmiştir (MESA Hastanesi, Ankara). Su:THF çözeltisinden kolesterol tayini; C18; %95 Metanol+%5 Asetonitril; akış hızı: 0.8 ml/dk; UV dedektör dalgaboyu: 206 nm

155 SEM photographs of (A) MIP and (B) NIP particles

156 Cholesterol adsorption capacities of NIP and MIP particles. Cholesterol concentration: 2.0 mg/ml; adsorption time: 3 h; T: 20 C; adsorption medium: methanol. Effect of cholesterol concentration on cholesterol adsorption onto MIP9 particles. Adsorption time: 3 h; MAT loading 87.7mol/g; T: 20 C; Adsorption medium: methanol.

157 Cholesterol adsorption from intestinal mimicking solution. Cholesterol concentration 1.8 mg/ml; adsorption time; 24 h; T: 20 C. Adsorption capacities of the NIP and MIP particles for cholesterol, stigmasterol and estradiol. Adsorption time; 2 h; T: 20 C; adsorption medium: water/thf mixture (5:6, v/v).

158 Diğer bazı çalışmalar...

159

160

161

162 TEŞEKK EKKÜRLER Prof.Dr. Adil Denizli Hacettepe Üniversitesi Kimya Bölümü Biyokimya Anabilim Dalı Beytepe/Ankara denizli@hacettepe.edu.tr Tel :