יחסי הגומלין בין סיבים של חלבון מי גבינה עם ננו-צינוריות פחמן או ננו-בצל פחמן חלק 2

2.4. אִפיוּן

מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM): מורפולוגיה של פני השטח ומבנה הדגימה נותחו באמצעות מיקרוסקופ אלקטרוני סורק JSM-7100F (JEOL, טוקיו, יפן).

בשנים האחרונות, עם ההתפתחות המתמשכת של המדע והטכנולוגיה, יותר ויותר מחקרים הראו שלמיקרוסקופים אלקטרונים יש השפעה חיובית על שיפור הזיכרון. מיקרוסקופים אלקטרונים הם מכשיר מדעי מודרני המשתמש בקרני אלקטרונים כדי לסרוק את פני השטח של דגימות ולקבל תמונות בחדות גבוהה. יש לו מגוון רחב של יישומים, כגון מדעי החומרים, ביו-רפואה, ננוטכנולוגיה ותחומים אחרים.

אז איך מיקרוסקופים אלקטרונים משפרים את הזיכרון שלנו? קודם כל, מיקרוסקופים אלקטרונים יכולים לשפר את התפיסה החזותית שלנו. באמצעות מאפייני ההדמיה בחדות גבוהה שלו, הוא מאפשר לנו לראות פרטים ברורים ועדינים יותר, ובכך משפר את יכולות ההתבוננות והתפיסה שלנו.

שנית, מיקרוסקופים אלקטרונים יכולים גם לקדם את הלמידה והזיכרון שלנו במוח. מכיוון שמיקרוסקופים אלקטרונים מתקדמים מאפשרים לנו לראות מבנים ומרקמים עדינים יותר, נוכל להבין ולזכור טוב יותר את התכנים הללו. לדוגמא, ראיית המבנה העדין של התאים הביולוגיים, המבנה הכימי המורכב של חומרים כימיים ועוד, יכולה להשאיר רושם עמוק על המוח שלנו ולשפר את יכולות הלמידה והזיכרון שלנו.

לבסוף, מיקרוסקופים אלקטרונים יכולים גם לעזור לנו לבצע מחקר וחקירה מדעיים טובים יותר. באמצעות התבוננות במיקרוסקופים אלקטרוניים, אנו יכולים לנתח לעומק את המבנה וההרכב הכימי של חומרים וכו', כדי לעזור לנו להבין טוב יותר את המהות והעקרונות של הדברים, ובכך לממש את הצטברות וחקירת הידע המדעי.

לסיכום, למיקרוסקופ אלקטרוני יש משמעות רבה לקוגניציה וצבירת ידע אנושית. הוא יכול לשפר את יכולות הלמידה והזיכרון שלנו, לקדם צבירת ופיתוח ידע אנושי ולתרום תרומה יוצאת דופן להתפתחות והתקדמות אנושית. ניתן לראות שאנו צריכים לשפר את הזיכרון שלנו, ו-Cistanche deserticola יכולה לשפר משמעותית את הזיכרון מכיוון ש-Cistanche deserticola הוא חומר רפואי סיני מסורתי בעל השפעות ייחודיות רבות, אחת מהן היא שיפור הזיכרון. היעילות של Cistanche deserticola מגיעה מהמרכיבים הפעילים השונים שהיא מכילה, לרבות חומצה טאנית, פוליסכרידים, גליקוזידים פלבנואידים ועוד. מרכיבים אלו יכולים לקדם את בריאות המוח במגוון דרכים.

לחץ על Know כדי לשפר את הזיכרון לטווח קצר

צילומי SEM היו ברורים יותר לאחר ריסוס זהב במשך 10 דקות לפני התצפית באמצעות מיקרוסקופ אלקטרוני תמסורת (TEM, JEM-2010, טוקיו, יפן). הדגימה דוללה ופוזרה על-קולית. טיפת תמיסה הונחה על גבי סרט תומך פחמן על רשת נחושת.

לאחר 15 שניות, החלק העודף הוסר עם נייר סינון. לאחר מכן, טיפה של 2% אורניל אצטט הונחה על הרשת והוסרה שוב לאחר 15 שניות. מיקרוסקופ אלקטרונים בוצע באמצעות מיקרוסקופ אלקטרוני JEOL (JEM-2010, טוקיו, יפן) הפועל ב-100 קילו וולט.

ספקטרום פורייה אינפרא אדום (FTIR): נעשה שימוש בספקטרומטר פורייה אינפרא אדום (Nicolet iS10, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, ארה"ב). החומר המרוכב ואשלגן ברומיד נשקלו ביחס מסה של 1:100 ונטחנו תחת מנורת אינפרא אדום למשך 10 דקות כדי לגרום להם לערבב באופן שווה.

לאחר הדחיסה, נרשמו ספקטרום ה-FTIR. טווח הסריקה היה 400~4000 ס"מ-1 והרזולוציה הייתה 4 ס"מ-1. עקיפה של קרני רנטגן (XRD): מבני הגביש של החומרים המרוכבים אופיינו באמצעות דיפרקטומטר MAXima-X XRD-7000 ( טוקיו, יפן) עם ההגדרות הבאות: Cu K - ray, 40 קילו וולט, 2θ מ-5◦ ל-80◦. ספקטרוסקופיה של ראמאן: ספקטרום ראמאן נקבעו על HORIBA HR800 (פריז, צרפת) עם לייזר 514 ננומטר.

Thermogravimetry (TG): היציבות התרמית של החומרים המרוכבים באוויר אופיינה באמצעות מנתח תרמי סינכרוני NETZSCH STA449 F3 (Selb, גרמניה). טווח החימום היה בין 30 ל-700 ◦C וקצב החימום היה 10 ◦C/min.

3. תוצאות ודיון

3.1. סיבים של WPI

תמיסת הפיברילים של WPI-1 (ללא לציטין) הייתה שקופה וחסרת צבע (איור 1(a1)). ניתן היה לראות את הפיברילים דרך השבירה הדו-פעמית של יריעות מקוטבות. תמיסת הפיבריל של WPI-2(עם לציטין) הייתה חומה (איור 1(a2)).

בשל צבעם הכהה, קשה היה לצפות בסיבים דרך יריעות השבירה הדו-פעמית. וואנג וחב'. דיווחו שתמיסת הפיברילים של תרכיז חלבון מי גבינה (WPC, המכיל לציטין) השתנתה בהדרגה מצהוב בהיר שקוף לחום כהה תוך 5 שעות (80 ◦C, pH 1.8).

הם האמינו שתגובת Maillard התרחשה, מכיוון שפפטידים קטנים נוצרו על ידי הידרוליזה של WPC במהלך היווצרות הפיברילים [68]. במחקר זה, תמיסות ה-WPI עם או בלי לציטין שימשו שניהם להכנת תמיסת פיבריל WPI.

זו הפעם הראשונה שמישהו הוכיח שהשחמה לא נבעה מתגובת מיילארד עם פפטידים, בעוד לציטין היה הסיבה להשחמה של WPI בהכנת סיבים.

תוצאות TEM עבור סיבי WPI-1 (חלק מסת חלבון של 97.80%, ללא לציטין) ו-WPI-2 (חלק מסת חלבון של 90.39%, המכילים לציטין) מוצגות באיור 1b,c. ניתן להבחין כי פיברילים הופצו באופן אקראי בתמיסה.

אורך שרירי ה-WPI היה כ-2 מיקרומטר. Mantovani et al. העריך את ההשפעות של לציטינון פולי סויה על היווצרות סיבים של חלבון מי גבינה. במהלך טיפול בחום, לסויה לציטין לא הייתה השפעה משמעותית על קצב היווצרות סיבים או מבנה מבנה משני של חלבון [69].

התוצאות באיור 1c מראות כי לסיבים שהוכנו באמצעות לציטין המכיל WPI היה צבירה מסוימת וצבע כהה, מה שמעיד על כך שלציטין עשוי להיצמד באופן אחיד לסיבי WPI, מה שהופך את צבע תמיסת הפיברילים לכהה יותר.

זה עולה בקנה אחד עם התצפית הקודמת שלציטין יכול להכהות את צבע ה-WPI.

3.2. CNTs ו-CNOs

איורים 2a ו-b מציגים את תמונות TEM ו-HR-TEM של CNTs, בהתאמה. הקוטר של CNTs היה כ-30 ננומטר, עם קירות גרפיט רב-שכבתיים. הזרז La2NiO4 הופחת על ידי מימן לפני פיצוח מתאן.

לאחר ההפחתה, נוצרו המבנים המסודרים "--La--Ni--La--Ni--" על פני השטח של זרז דמוי פרוסקיט (: ריקון חמצן) . מקום החמצן הפנוי סיפק מקום לספיחת מתאן על פני השטח.

לאחר מכן נמצא כי פיצוח המתאן מתרחש באתרי Ni בקרבת מקום החמצן הפנוי. המבנה של --La--Ni--La--Ni-- עכב הצבירה של חלקיקי Ni והבטיחה את קיומו של ריכוז גבוה של זרזי Ni ננו-מטאליים על פני השטח. ננו-Ni היה תנאי הכרחי לצמיחת CNTs [70].

איורים 2c ו-d מציגים את תמונות TEM ו-HR-TEM של CNOs, בהתאמה. לאחר הטיהור, כמה ליבות בצל פחמן הפכו לחלולות. הליבות החלולות נמדדו בקוטר של כ-100 ננומטר. תמונות HR-TEM הראו בבירור את המבנה הגרפי הרב-שכבתי של ה-CNOs. סגסוגת Fe-Ni הייתה מרכז הגרעין של יצירת ננו-בצל פחמן. מתאן התפרק לראשונה לאטומי פחמן על Fe-Ni.

אטומי פחמן חדרו לסגסוגת ויצרו קרבידים מתכתיים. סביב זרזי המתכת קרביד, מתאן נסדק עוד יותר ויצר מבנה גרפיטי רב-שכבתי [67].

מתמונות HR-TEM, נצפה כי ב-CNT, השכבות הגרפיות אינן מקבילות זו לזו, מה שמעיד על קיומם של פגמים. ב-CNOs, כמה רשתות מעטפת פחמן גרפית לא היו סגורות בצורה מושלמת, מה שמצביע על קיומם של פגמים נוספים.

3.3. WPI Fibril–CNT (CNOs) מרוכבים

באופן כללי, חומרי WPI fibril-CNT (או CNO) הראו מבנים קולואידים אחידים יחסית, כפי שניתן לראות באיור 3. בגלל המשטחים ההידרופוביים מאוד של CNTs ו-CNOs, קשה היה לפזר אותם באופן ספונטני במים בצורותיהם המקוריות.

פרוטאין סיבים היו אמפיפיליים, שיכלו ביעילות לספוח ולהיקשר למשטחי הגרפיט של ננו-חלקיקי פחמן, ולספק את מסיסות המים והתאימות הביולוגית הנדרשת [71,72].

מכיוון שסיבי חלבון מי גבינה היו גם אמפיפיליים, זה עזר לפתור את בעיית הפיזור הקשורה ל-CNTs ו-CNOs.

עבור דגימת ה-WPI fibril-CNT (CNTs: 0.05 wt.%), כפי שניתן לראות באיור 3a, נצפו כמה חלקיקי CNT מצטברים בקולואיד. כמה מחקרים דיווחו כי חלבון מי גבינה יכול להיות חומר פיזור יעיל וסלקטיבי עבור CNTs בקטרים ​​מסוימים.

לאתרי הקישור הפעילים האפשריים על משטחי חלבון מי גבינה הייתה התאמה טובה יותר עם העקמומיות של CNTs מסוימים [54]. השערה הייתה שבחומרים המרוכבים עם ריכוזים גבוהים יותר של CNT, עשויות להתרחש אגרגציות.

עם תוספת של יותר CNTs או CNOs, צמיגות החומרים המרוכבים גדלה. לאחר ייבוש של ג'לים WPI fibril-carbon nanocomposite, WPI fibril-CNTs היו פחות אחידים אך מבריקים יותר מ-WPI fibril-CNOs (איור 3c,f).

ה-WPI fibril-CNOs יכלו להפעיל חומרים ביו-film פונקציונליים. מאיור 3a,d, ניתן לראות כי ננו-חומרי WPI fibril-carbon היו כולם בעלי ג'ל אחיד. לפני הוספת ננו-חומרי הפחמן, תמיסות סיב ה-WPI לא היו ג'לטיניות בריכוז חלבון זה. לא ה-CNTs הבודדים ולא ה-CNOs היו ג'לטיניים בתמיסת מים.

ללא תהליך הידרותרמי, התערובות של סיבי WPI ו-CNT (סיבי WPI ו-CNO) לא היו ג'לים. רק כשהם נתונים לתהליך הידרותרמי, החומרים המרוכבים הפכו לקולואידים. כמה מחברים דיווחו כי ההידרוג'לים המבוססים על עמילואידפיבריל יכולים להשתנות הן מבחינת התכונות הפיזיקליות והן מבחינת התכונות המבניות בנוכחות CNTs [73].

משמעות הדבר היא שסיבים של חלבון ו-CNT קיימו אינטראקציה בתנאים מסוימים. היווצרות הג'ל עשויה לנבוע מהגורמים הבאים: (i) המבנה הפיברילרי של שרירי WPI יכול לקדם היווצרות ג'ל; (ii) החימום והלחץ במהלך התהליך ההידרותרמי בחיטוי עשויים לעזור לג'לטינט המרוכב; (iii) לחומרי קרבוננו יש משטחים בעלי מטען שלילי, אשר יתקשרו עם סיבולי החלבון הטעונים חיובית ליצירת ג'לים, דבר המצביע על אפשרות של היווצרות סרט [32]. איור 4a,e מציג את תמונות SEM של WPI fibril-CNTs ו-WPI fibril-CNOs.

ניתן לראות את המורפולוגיה של ה-CNTs וה-CNO המפוזרים. הפיזור של WPIfibril-CNOs (איור 4e) היה טוב יותר מ-WPI fibril-CNTs (איור 4a), תומך במידע באיור 3. בתמונות TEM של WPI fibril-CNTs (איור 4b) ו-WPI fibril-CNOs (איור 4f) , ניתן להבחין בסיבי WPI ו-CNT; באופן דומה, היו קיימים גם סיבים ו-CNOs של WPI.

לא נצפה נזק ברור ב-CNTs או CNOs לאחר הכלאה עם סיבי WPI (איור 4c,g). עם זאת, ניתן לראות הפחתה משמעותית באורך של WPI fibrils בחומר המרוכב באיור 4d,h.

האורכיים של סיבים מסוג WPI קוצרו מ-2 מיקרומטר לכ-200 ננומטר גם ברכיבים מרוכבים של פיבריל WPI-CNT וגם ב-WPI fibril-CNO. הסיבים הקצרים יצרו צבירים קטנים.

הסיבות האפשריות לכך הן כדלקמן: (i) הרס הכוח הבין-מולקולרי של הסיבים בלחץ קיטור בחיטוי; (ii) התנועה הבראונית של ננו-חלקיקי פחמן תחת לחץ עלולה גם לגרום לפיבריל ה-WPI להתפרק; (iii) צרורות הפיברילים המקופלים ליד נקודת המפנה של WPIfibrils היו מעוותים והושמדו [74,75].

תוצאות אלו מצביעות על כך ש-CNTs ו-CNOs עלולים להרוס סיבים של WPI ולעכב פיברוזיס חלבון נוסף בתנאים הידרותרמיים. לממצא זה עשוי להיות ערך מחקרי חשוב בעתיד בטיפול ממוקד בפיברוזיס איברים ובפיברוזיס חלבון in vivo.

באמצעות הדמיית מולקולות, חוקרים דיווחו שננו-צינורות פחמן ופולרן מנעו היווצרות מבנה משני של אוליגומרים עמילואיד-פפטידיים [76-78]. איור 5 מציג את תוצאות ה-FTIR עבור ננו-מרוכבים של סיב-פחמן WPI.

באופן כללי, היה ברור שהאותות הפונקציונליים של הקבוצות ב-WPI fibril-CNOs היו חזקים יותר מאלו שעל ה-WPI fibril-CNTs, מה שמדגים אינטראקציה חזקה יותר בין סיבי WPI ל-CNOs.

זה עשוי להיות מועיל לפיזור של CNOs וליצירת ג'ל הומוגני. תוצאה זו הייתה עקבית עם התצפית החזותית. שיא רטט המתיחה של קבוצת ההידרוקסיל הופיע ב-3500 ס"מ-1, ושיא רטט המתיחה של N-H של פס האמיד I הופיע בערך ב-3280 ס"מ-1. השיא בין 3000 ל-2800 ס"מ-1 היה רטט המתיחה של הקשר C-H.

ניתן לייחס את פס הקליטה ב-1400-1300 ס"מ-1 לרטט הזווית המשתנה של תנודות C-H ו-C-OH. הטווח של 1260~1000 ס"מ-1 נגרם על ידי רטט מתיחה C-OH. בתמיסה מימית חומצית, היה קל יותר ל-CNTs ו-CNOs לשאת קבוצות הידרוקסיל על פני השטח [79].

ניתן להשתמש בפסגות האופייניות של ספקטרום FTIR כדי לנתח לא רק את הקבוצות הפונקציונליות של החומרים המרוכבים, אלא גם את המבנים המשניים של החלבונים.

ניתן לראות מאיור 5 שסוגי הרטט של רצועת האמיד היו כדלקמן: שיא רטט מתיחה של רצועת amid I C=O (1640 ס"מ-1), רטט כיפוף של רצועת amid II במישור NH, ומאפיין שיא ספיגה של רטט מתיחה C-N (1570-1520 ס"מ-1).

דפוסי השיא של להקות אמיד I ורצועות II לא הושפעו ממבנה השרשרת הצדדית של החלבון, אלא רק מהמבנה המשני שלו. השינוי במבנה המשני של החלבון נותח על ידי השוואת הספקטרום של אזור פס האמיד I [80]. ה-amide II שיקף ברגישות את הקשר בין-מולקולרי או תוך-מולקולרי של קשרי מימן.

For more information:1950477648nn@gmail.com