Yazar
Palabıyık, Büşra
Basım Tarihi
2021-08-27
Konu
Bio-MOF, Metal organik çerçeve, Üremik toksin, Membran, Difüzyon, Geçirgenlik, Seçicilik
Tür
Belge
Dil
İngilizce
Dijital
Evet
Yazma
Hayır
Kütüphane
Özyeğin Üniversitesi
Kayıt Numarası
d548c682-ce47-45d6-9710-f6324683acf6
Lokasyon
Makine Mühendisliği Bölümü
Tarih
2021-08-27
Örnek Metin
Metal organik çerçeveler (MOF'ler), geniş yüzey alanları ve ayarlanabilir gözenek boyutları nedeniyle son zamanlarda gaz ve sıvı ayırmalarda önem kazanmıştır. Küçük ve suda çözünen üremik toksinler olan üre ve kreatinin'in kanda birikmesi hastalarda böbrek yetmezliğine neden olur. Bu toksinlerin vücuttan etkili bir şekilde uzaklaştırılması, ölüm riskinin azaltılması açısından önemlidir. Bu çalışmada, 60 biyo-uyumlu MOF'nin (biyo-MOF) membran bazlı üremik toksin ayırma performansları, hem Grand canonical Monte Carlo (GCMC) hem de denge moleküler dinamiği (EMD) simülasyonları kullanılarak sonsuz seyreltme ve 1 bar, 310 K'da incelenmiştir. Karboksilat bazlı bir MOF olan OREZES, üre/su ayrımı için en yüksek membran seçiciliğini (347,94) sergilerken, BAHLED, format bazlı MOF, sonsuz seyreltmede ve 310 K'da en yüksek kreatinin/su seçiciliğini (1,2x105) verdi. 1 barda hesaplanan kreatinin, üre ve suyun kendi kendine yayılma oranlarının, 1 barda meydana gelen güçlü konuk-misafir etkileşimlerine atfedilen sonsuz seyreltmede hesaplananlardan çok daha düşük olduğu bulundu. Üremik toksinler için misafir-misafir ve ev sahibi-misafir etkileşim enerjileri de EMD simülasyonları sırasında hesaplandı ve van der Waals etkileşimlerinin Coulombic etkileşimlerinden çok daha güçlü olduğu bulundu. Öte yandan, su molekülleri arasında oluşan güçlü hidrojen bağı nedeniyle su difüzyonu sırasında toplam moleküller arası etkileşime misafir-misafir molekülleri arasındaki elektrostatik enerji hakimdir. Ayrıca 23 biyo-MOF için 1 bar, 310 K'da üre, su ve kreatinin ikili ve üçlü karışımları dikkate alınarak simülasyonlar yapıldı. Karışım simülasyonlarından elde edilen membran seçiciliklerinin, üremik toksinler arasındaki rekabet nedeniyle tek bileşenli koşullarda hesaplananlardan çok daha düşük olduğu bulundu. Bununla birlikte, biyo-MOF'ların hem üre hem de kreatinin geçirgenlikleri, difüzyon iv katsayılarındaki artışa bağlı olarak karışım koşullarında arttı. Son olarak MOF'un esnekliğinin öngörülen membran performansı üzerindeki etkisini incelemek için esnek EMD simülasyonları gerçekleştirdik ve adsorpsiyon üzerinde ihmal edilebilir bir etki gözlemlendi. Sonuçlarımız, üremik toksin ayrımı için kullanılabilecek biyo-MOF membranlarının geliştirilmesine yönelik deneysel ve hesaplamalı çalışmalara yol gösterici olacaktır. Metal organik yapılar (MOF), geniş yüzeylerin ve ayarlanabilir boyutları nedeniyle gaz ve sıvı ayrımları için son zamanlarda önem kazanmıştır. Küçük ve suda değişebilen üremik yapıya sahip olan üre ve kreatinin kanda saklanabilir, böbreğe kayıtlıne neden olur. Bu üremik değişikliklerin vücuttan etkin bir şekilde uzaklaştırılması, ölüm riskinin azaltılması için önemlidir. Bu, 60 biyolojik-uyumlu MOF'un (MOF) membran tabanlı üremik toksin ayırma performansları, dağıtık koşulda ve 1 bar, 310 K'de hem Grand Canonical Monte Carlo (GCMC) hem de dengeyum işlemleri araştırılmıştır. Karboksilat bazlı bir MOF olan OREZES, üre/su analizi için en yüksek membran seçiciliğini (347.94) verir, format bazlı bir MOF olan BAHLED, seyreltik şartlarda ve 310 K'de en yüksek kreatinin/su seçiciliğini (1.2×105) verir. 1 bar'da güçlü misafir-misafir etkileşimlerinden dolayı hesaplanan kreatinin, üre ve su difüzyon katsayılarının dağıtımıik koşullarda hesaplanan değerlerden çok daha düşük durumdaydı. EMD simülasyonları sırasında üremik ışıklar için misafir-misafir MOF-misafir etkileşim enerjileri de hesaplanmıştır ve van der Waals etkileşimlerinin Coulomb etkileşimlerinden çok daha güçlü olduğu gözlenmiştir. Öte yandan, su molekülleri arasında oluşan güçlü bağ nedeniyle, misafir-misafir molekülleri arasındaki elektrostatik enerji, su moleküllerinin difüzyonu sırasında toplam moleküller arası etkileşimde etkindir. 1 bar, 310 K'de 23 biyo-MOF için üre, su ve kreatinin için ikili ve üçlü karışım simülasyonları da gerçekleştirilmiştir. Karışım simülasyonlarından elde edilen membran seçimleri, üremik süreler arasındaki rekabet nedeniyle tek tüketilen hesaplananlardan çok daha düşük sıcaklıklarda. Bununla birlikte, difüzyon katsayılarındaki artış nedeniyle karışım koşulları biyo-MOFların hem üre hem de kreatinin geçirgenlikleri parametreleri. Son olarak, MOF'un çıkarılmasının membran performansı üzerindeki vi kapasitesi dağılımı için esnek EMD işlemleri gerçekleştirilmiştir ve adsorpsiyon üzerinde ihmal edilebilir bir etki olduğu gözlemlenmiştir. Sonuçlarımız, üremik toksin ölçümü için kullanılan biyo-MOF membranlarının takılmasında gelecek taramalı ve taramalı çalışmalar için bir rehber olacaktır.
