Vadakuvalgu fibrillide koosmõju süsiniknanotorude või süsiniknano-sibulate vahel 2. osa

2.4. Iseloomustus

Skaneeriv elektronmikroskoopia (SEM): proovi pinna morfoloogiat ja struktuuri analüüsiti JSM{0}}F skaneeriva elektronmikroskoobiga (JEOL, Tokyo, Jaapan).

Viimastel aastatel on teaduse ja tehnoloogia pideva arenguga üha enam uuringuid näidanud, et elektronmikroskoobid avaldavad positiivset mõju mälu parandamisele. Elektronmikroskoobid on kaasaegne teadusinstrument, mis kasutab proovide pinna skaneerimiseks ja kõrglahutusega kujutiste saamiseks elektronkiirte abil. Sellel on lai valik rakendusi, nagu materjaliteadus, biomeditsiin, nanotehnoloogia ja muud valdkonnad.

Niisiis, kuidas elektronmikroskoobid meie mälu parandavad? Esiteks võivad elektronmikroskoobid parandada meie visuaalset taju. Tänu oma kõrglahutusega pildistamisomadustele võimaldab see näha selgemaid ja peenemaid detaile, parandades seeläbi meie vaatlus- ja tajuvõimet.

Teiseks võivad elektronmikroskoobid edendada ka meie aju õppimist ja mälu. Kuna täiustatud elektronmikroskoobid võimaldavad meil näha õrnemaid struktuure ja tekstuure, saame neid sisu paremini mõista ja meeles pidada. Näiteks võib bioloogiliste rakkude peenstruktuuri, keemiliste ainete keeruka keemilise struktuuri jms nägemine jätta meie ajju sügava mulje ning parandada õppimis- ja mäluvõimet.

Lõpuks võivad elektronmikroskoobid aidata meil läbi viia paremaid teadusuuringuid ja -uuringuid. Elektronmikroskoopide vaatlemise kaudu saame süvitsi analüüsida materjalide struktuuri ja keemilist koostist jne, et aidata meil paremini mõista asjade olemust ja põhimõtteid, teadvustades seeläbi teaduslike teadmiste kogunemist ja uurimist.

Kokkuvõtteks võib öelda, et elektronmikroskoopial on inimese tunnetuse ja teadmiste kogumise seisukohalt suur tähtsus. See võib parandada meie õppimis- ja mäluvõimet, soodustada inimeste teadmiste kogumist ja arengut ning anda silmapaistva panuse inimkonna arengusse ja edusammudesse. On näha, et me peame oma mälu parandama ja Cistanche deserticola võib oluliselt parandada mälu, sest Cistanche deserticola on traditsiooniline Hiina ravimmaterjal, millel on palju ainulaadseid toimeid, millest üks on mälu parandamine. Cistanche deserticola efektiivsus tuleneb selles sisalduvatest erinevatest toimeainetest, sealhulgas parkhape, polüsahhariidid, flavonoidglükosiidid jne. Need koostisosad võivad aju tervist mitmel viisil edendada.

Lühimälu parandamiseks klõpsake nuppu Tea

SEM-fotod olid selgemad pärast 10-minutilist kullaga piserdamist enne ülekandeelektronmikroskoobiga vaatlemist (TEM, JEM-2010, Tokyo, Jaapan). Proov lahjendati ja dispergeeriti ultraheliga. Lahuse tilk asetati vaskvõrele süsiniku tugikilele.

15 sekundi pärast eemaldati liigne osa filterpaberiga. Seejärel pandi võrele tilk 2% uranüülatsetaati ja eemaldati uuesti 15 sekundi pärast. Elektronmikrograafid tehti JEOL-i elektronmikroskoobiga (JEM-2010, Tokyo, Jaapan), mis töötas 100 kV juures.

Fourier' teisenduse infrapunaspekter (FTIR): kasutati Fourier' teisenduse infrapunaspektromeetrit (Nicolet iS10, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA). Komposiitmaterjali ja kaaliumbromiidi kaaluti massisuhtega 1:100 ja jahvatati infrapunalambi all 10 minutit, et need ühtlaselt seguneksid.

Pärast kokkusurumist registreeriti FTIR spektrid. Skaneerimisvahemik oli 400–4000 cm–1 ja eraldusvõime 4 cm–1. Röntgendifraktsioon (XRD): Komposiitide kristallstruktuure iseloomustati MAXima-X XRD-7000 röntgendifraktomeetriga ( Tokyo, Jaapan) järgmiste seadistustega: Cu K - ray, 40 kV, 2θ vahemikus 5° kuni 80°. Ramani spektroskoopia: Ramani spektrid määrati seadmega HORIBA HR800 (Pariis, Prantsusmaa) 514 nm laseriga.

Termogravimeetria (TG): Komposiitide termilist stabiilsust õhus iseloomustati sünkroonse termoanalüsaatoriga NETZSCH STA449 F3 (Selb, Saksamaa). Kuumutamisvahemik oli 30 kuni 700 ◦C ja kuumutamiskiirus 10 ◦C/min.

3. Tulemused ja arutelu

3.1. WPI fibrillid

WPI-1 (ilma letsitiinita) fibrillide lahus oli läbipaistev ja värvitu (joonis 1(a1)). Fibrillid võis jälgida polariseeritud lehtede kaksikmurdumise kaudu. WPI-2(letsitiiniga) fibrillide lahus oli pruun (joonis 1(a2)).

Nende tumeda värvuse tõttu oli fibrillide kahemurdelehtede kaudu raske jälgida. Wang et al. teatasid, et nende vadakuvalgu kontsentraadi (WPC, mis sisaldab letsitiini) fibrillide lahus muutus järk-järgult 5 tunni jooksul läbipaistvast helekollasest tumepruuniks (80 ◦C, pH 1,8).

Nad uskusid, et toimus Maillardi reaktsioon, kuna väikesed peptiidid tekkisid fibrillide moodustumise käigus WPC hüdrolüüsil [68]. Selles uuringus kasutati WPI fibrillide lahuse valmistamiseks WPI lahuseid koos letsitiiniga või ilma.

See on esimene kord, kui keegi on tõestanud, et pruunistumist ei põhjustanud Maillardi reaktsioon peptiididega, samas kui letsitiin oli fibrillide valmistamisel WPI pruunistumise põhjuseks.

WPI-1 (valgu massifraktsioon 97,80%, ilma letsitiinita) ja WPI-2 (valgu massifraktsioon 90,39%, mis sisaldab letsitiini) fibrillide TEM tulemused on näidatud joonisel 1b,c. Võib täheldada, et fibrillid jaotati lahuses juhuslikult.

WPI fibrillide pikkus oli umbes 2 µm. Mantovani et al. hindas soja letsitiinide mõju vadakuvalgu fibrillide moodustumisele. Kuumtöötlemise ajal ei avaldanud sojaubaletsitiin olulist mõju fibrillide moodustumise kiirusele ega valgu sekundaarse struktuuri konformatsioonile [69].

Tulemused joonisel 1c näitavad, et WPI-d sisaldava letsitiini abil valmistatud fibrillidel oli teatav aglomeratsioon ja tume värvus, mis näitab, et letsitiin võib WPI fibrillidele ühtlaselt kleepuda, muutes fibrillide lahuse värvi tumedamaks.

See on kooskõlas eelmise tähelepanekuga, et letsitiin võib WPI värvi tumedamaks muuta.

3.2. CNT-d ja CNO-d

Joonistel 2a ja b on näidatud vastavalt CNT-de TEM- ja HR-TEM-kujutised. CNT-de läbimõõt oli umbes 30 nm, mitmekihiliste grafiidist seintega. La2NiO4 katalüsaator redutseeriti vesinikuga enne metaani krakkimist.

Pärast redutseerimist moodustusid perovskiiditaolisele katalüsaatori pinnale "--La--Ni--La--Ni--" järjestatud struktuurid (: hapnikuvakantsus) . Hapnikuvaba koht andis pinnale koha metaani adsorptsiooniks.

Seejärel leiti, et metaani lõhenemine toimus Ni-kohtades hapnikuvaba koha lähedal. --La--Ni--La--Ni-- struktuur pärssis Ni-osakeste agregatsioon ja tagas nanometallide Ni-katalüsaatorite kõrge kontsentratsiooni pinnal. Nano-Ni oli CNT-de kasvu vajalik tingimus [70].

Joonistel 2c ja d on näidatud vastavalt CNO-de TEM- ja HR-TEM-kujutised. Pärast puhastamist muutusid mõned süsiniksibula südamikud õõnsaks. Õõnessüdamike läbimõõt oli umbes 100 nm. HR-TEM-pildid näitasid selgelt CNO-de mitmekihilist grafitiseeritud struktuuri. Fe-Ni sulam oli süsiniku nano-sibula moodustumise tuumakeskus. Metaan lagundati esmalt süsinikuaatomiteks Fe-Ni-l.

Süsinikuaatomid tungisid sulami sisse, moodustades metallikarbiidid. Metallkarbiidkatalüsaatorite ümber pragunes metaan veelgi ja moodustas mitmekihilise grafiitstruktuuri [67].

HR-TEM piltidelt täheldati, et CNT-des ei ole grafiidikihid täpselt üksteisega paralleelsed, mis näitab defektide olemasolu. CNO-des ei olnud mõned grafiidist süsiniku kestavõrgud ideaalselt suletud, mis näitab rohkemate defektide olemasolu.

3.3. WPI fibrill-CNT (CNO) komposiidid

Üldiselt näitasid WPI fibrill-CNT (või CNO) komposiitid suhteliselt ühtlaseid kolloidstruktuure, nagu on näha jooniselt 3. CNT-de ja CNO-de väga hüdrofoobsete pindade tõttu oli neid raske algsel kujul spontaanselt vees hajutada.

Valgufibrillid olid amfifiilsed, mis võisid tõhusalt adsorbeerida ja seonduda süsiniknanoosakeste grafiitpindadega, tagades vajaliku vees lahustuvuse ja biosobivuse [71,72].

Kuna vadakuvalgu fibrillid olid samuti amfifiilsed, aitas see lahendada CNT-de ja CNO-dega seotud dispersiooniprobleemi.

WPI fibrill-CNT proovi puhul (CNT-d: 0,05 massiprotsenti), nagu on näha joonisel 3a, täheldati kolloidis mõningaid aglomeeritud CNT osakesi. Mõned uuringud teatasid, et vadakuproteiin võib olla tõhus ja selektiivne dispergeerija teatud läbimõõduga CNT-de jaoks.

Võimalikud aktiivsed sidumissaidid vadakuvalgu pindadel sobisid paremini teatud CNT-de kõverustega [54]. Spekuleeriti, et suurema CNT kontsentratsiooniga komposiitides võivad tekkida agregatsioonid.

Rohkemate CNT-de või CNO-de lisamisega suurenes komposiitide viskoossus. Pärast WPI fibrill-süsinik-nanokomposiitgeelide kuivatamist olid WPI fibrill-CNT-d vähem ühtlased, kuid läikivamad kui WPI fibrill-CNO-d (joonis 3c, f).

WPI fibrill-CNO-d võivad olla ideaalsed funktsionaalsed biokilematerjalid. Jooniselt 3a, d on näha, et WPI fibrill-süsiniknanomaterjalid olid kõik ühtlaselt geelistatud. Enne süsiniku nanomaterjalide lisamist ei olnud WPI fibrillide lahused selle valgukontsentratsiooni juures želatiinsed. Üksikud CNT-d ega CNO-d ei olnud vesilahuses želatiinsed.

Ilma hüdrotermilise protsessita ei olnud WPI fibrillide ja CNT-de (WPI fibrillide ja CNO-de) segud geelid. Alles hüdrotermilise protsessi käigus muutusid komposiidid kolloidseks. Mõned autorid on teatanud, et amüloidfibrillil põhinevaid hüdrogeele saab CNT juuresolekul muuta nii füüsikaliste kui ka struktuursete omaduste osas [73].

See tähendab, et valgufibrillid ja CNT-d interakteerusid teatud tingimustes. Geeli moodustumine võib olla tingitud järgmistest teguritest: (i) WPI fibrillide fibrillaarne struktuur võib soodustada geeli moodustumist; (ii) kuumutamine ja rõhk hüdrotermilise protsessi ajal autoklaavis võivad aidata komposiitželatinaati; (iii) karbonnanomaterjalidel on negatiivselt laetud pinnad, mis interakteeruvad positiivselt laetud valgufibrillidega, moodustades geele, mis viitab kile moodustumise võimalusele [32]. Joonisel 4a, e on näidatud WPI fibrill-CNT ja WPI fibrill-CNO SEM-kujutised.

Võib täheldada hajutatud CNT-de ja CNO-de morfoloogiat. WPIfibrill-CNO-de (joonis 4e) dispersioon oli parem kui WPI fibrill-CNT-de (joonis 4a), mis toetab joonisel 3 olevat teavet. WPI fibrill-CNT-de (joonis 4b) ja WPI fibrill-CNO-de (joonis 4f) TEM-kujutistel , võib täheldada WPI fibrille ja CNT-sid; sarnaselt eksisteerisid ka WPI fibrillid ja CNO-d.

Pärast WPI fibrillidega hübridiseerimist CNT-des ega CNO-des ilmseid kahjustusi ei täheldatud (joonis 4c, g). Siiski on joonisel fig 4d, h näha komposiitide WPI fibrillide pikkuse olulist vähenemist.

WPI fibrillide pikkust lühendati 2 µm-lt umbes 200 nm-ni nii WPI fibrill-CNT kui ka WPI fibrill-CNO komposiitides. Lühikesed fibrillid moodustasid väikesed klastrid.

Selle võimalikud põhjused on järgmised: (i) fibrillide molekulidevahelise jõu hävimine aururõhu all autoklaavis; (ii) süsiniku nanoosakeste Browni liikumine rõhu all võib samuti põhjustada WPI fibrillide lagunemist; (iii) volditud fibrillide kimbud WPI-fibrillide pöördepunkti lähedal olid moonutatud ja hävinud [74, 75].

Need tulemused näitavad, et CNT-d ja CNO-d võivad hävitada WPI fibrillid ja pärssida edasist valgufibroosi hüdrotermilistes tingimustes. Sellel leiul võib olla oluline uurimisväärtus tulevikus elundifibroosi ja in vivo valgufibroosi sihipärases ravis.

Molekuli simulatsiooni kasutades teatasid teadlased, et süsinik-nanotorud ja fullereen takistasid amüloid-peptiidi oligomeeride sekundaarse struktuuri moodustumist [76–78]. Joonisel 5 on näidatud WPI fibrill-süsinik nanokomposiitide FTIR tulemused.

Üldiselt oli selge, et WPI fibrillide-CNO-de funktsionaalrühma signaalid olid tugevamad kui WPI fibrill-CNT-de signaalid, mis näitab tugevamat interaktsiooni WPI fibrillide ja CNO-de vahel.

See võib olla kasulik CNO-de hajutamisel ja homogeense geeli moodustamisel. See tulemus oli kooskõlas visuaalse vaatlusega. Hüdroksüülrühma venitusvibratsioonipiik ilmnes 3500 cm-1 juures ja amiid I riba N-H venitav vibratsioonipiik ilmnes umbes 3280 cm-1 juures. Piik vahemikus 3000 kuni 2800 cm-1 oli C-H sideme venitusvibratsioon.

Neeldumisriba vahemikus 1400–1300 cm-1 võis omistada C-H ja C-OH vibratsioonide muutuva nurgaga vibratsioonile. Vahemikus 1260–1000 cm-1 põhjustas C-OH venitusvibratsioon. Happelises vesilahuses oli CNT-del ja CNO-del lihtsam pinnal hüdroksüülrühmi kanda [79].

FTIR-spektrite iseloomulikke piike saab kasutada mitte ainult komposiitide funktsionaalsete rühmade, vaid ka valkude sekundaarstruktuuride analüüsimiseks.

Jooniselt 5 on näha, et amiidriba vibratsioonitüübid olid järgmised: amiidi I riba venitav vibratsioonipiik C=O (1640 cm−1), amiidi II riba painutusvibratsioon NH-tasandil ja iseloomulik C–N venitusvibratsiooni neeldumispiik (1570–1520 cm−1).

Amiid I ribade ja II ribade piikide mustreid ei mõjutanud valgu külgahela struktuur, vaid pigem ainult selle sekundaarne struktuur. Valgu sekundaarstruktuuri muutust analüüsiti amiid I riba piirkonna spektrite võrdlemise teel [80]. Amiid II riba peegeldas tundlikult molekulidevahelist või intramolekulaarset vesiniksideme seost.

For more information:1950477648nn@gmail.com