Взаимодействие фибрилл сывороточного белка с углеродными нанотрубками или углеродными нанолуковиками. Часть 2

2.4. Характеристика

Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ): Морфологию поверхности и структуру образца анализировали с использованием сканирующего электронного микроскопа JSM-7100F (JEOL, Токио, Япония).

В последние годы, с постоянным развитием науки и техники, все больше исследований доказывают, что электронные микроскопы положительно влияют на улучшение памяти. Электронные микроскопы — это современный научный инструмент, который использует электронные лучи для сканирования поверхности образцов и получения изображений высокой четкости. Он имеет широкий спектр применений, таких как материаловедение, биомедицина, нанотехнологии и другие области.

Итак, как электронные микроскопы улучшают нашу память? Прежде всего, электронные микроскопы могут улучшить наше зрительное восприятие. Благодаря характеристикам изображения высокой четкости он позволяет нам видеть более четкие и тонкие детали, тем самым улучшая наши способности к наблюдению и восприятию.

Во-вторых, электронные микроскопы также могут способствовать обучению и памяти нашего мозга. Поскольку современные электронные микроскопы позволяют нам видеть более тонкие структуры и текстуры, мы можем лучше понимать и запоминать их содержимое. Например, вид тонкой структуры биологических клеток, сложной химической структуры химических веществ и т. д. может оставить глубокое впечатление на нашем мозге и улучшить наши способности к обучению и памяти.

Наконец, электронные микроскопы также могут помочь нам проводить более качественные научные исследования и исследования. Посредством наблюдения в электронные микроскопы мы можем глубоко анализировать структуру и химический состав материалов и т. д., что поможет нам лучше понять суть и принципы вещей, тем самым осуществляя накопление и исследование научных знаний.

Таким образом, электронная микроскопия имеет большое значение для человеческого познания и накопления знаний. Оно может улучшить наши способности к обучению и памяти, способствовать накоплению и развитию человеческих знаний и внести выдающийся вклад в человеческое развитие и прогресс. Видно, что нам необходимо улучшить нашу память, а цистанхе пустынный может значительно улучшить память, потому что цистанхе пустынный — это традиционное китайское лекарственное средство, обладающее множеством уникальных эффектов, одним из которых является улучшение памяти. Эффективность Cistanche Deserticola обусловлена ​​различными содержащимися в нем активными ингредиентами, в том числе дубильной кислотой, полисахаридами, флавоноидными гликозидами и т. д. Эти ингредиенты могут способствовать здоровью мозга различными способами.

Нажмите «Знать», чтобы улучшить кратковременную память.

Фотографии СЭМ стали более четкими после распыления золота в течение 10 минут перед наблюдением с использованием просвечивающего электронного микроскопа (TEM, JEM-2010, Токио, Япония). Образец разбавляли и диспергировали ультразвуком. Каплю раствора наносили на углеродную пленку-подложку на медной сетке.

Через 15 с лишнюю часть удаляли фильтровальной бумагой. Затем на сетку наносили каплю 2%-ного уранилацетата и снова удаляли через 15 с. Электронные микрофотографии были сделаны с использованием электронного микроскопа JEOL (JEM-2010, Токио, Япония), работающего при 100 кВ.

Инфракрасный спектр с преобразованием Фурье (FTIR): использовали инфракрасный спектрометр с преобразованием Фурье (Nicolet iS10, Thermo Fisher Scientific, Уолтем, Массачусетс, США). Композиционный материал и бромид калия взвешивали в массовом соотношении 1:100 и растирали под инфракрасной лампой в течение 10 мин для равномерного перемешивания.

После сжатия записывались FTIR-спектры. Диапазон сканирования составлял 400~4000 см-1, а разрешение - 4 см-1. Рентгеновская дифракция (XRD): Кристаллические структуры композитов были охарактеризованы с использованием рентгеновского дифрактометра MAXima-X XRD-7000 ( Токио, Япония) со следующими настройками: Cu K - луч, 40 кВ, 2θ от 5° до 80°. Рамановская спектроскопия: Спектры комбинационного рассеяния определялись на приборе HORIBA HR800 (Париж, Франция) с лазером 514 нм.

Термогравиметрия (ТГ). Термическую стабильность композитов на воздухе характеризовали с помощью синхронного термоанализатора NETZSCH STA449 F3 (Selb, Германия). Диапазон нагрева составлял от 30 до 700 ◦С, скорость нагрева — 10 ◦С/мин.

3. Результаты и обсуждение.

3.1. WPI Фибриллы

Раствор фибрилл WPI-1 (без лецитина) был прозрачным и бесцветным (рис. 1(a1)). Фибриллы можно было наблюдать через двойное лучепреломление поляризованных листов. Раствор фибрилл WPI-2(с лецитином) был коричневым (рис. 1(a2)).

Из-за их темного цвета было трудно наблюдать фибриллы через листы двойного лучепреломления. Ван и др. сообщили, что их раствор фибрилл концентрата сывороточного белка (WPC, содержащий лецитин) постепенно менял цвет с прозрачного светло-желтого на темно-коричневый в течение 5 часов (80 ◦C, pH 1,8).

Они считали, что имеет место реакция Майяра, поскольку при образовании фибрилл в результате гидролиза WPC образуются небольшие пептиды [68]. В этом исследовании растворы WPI с лецитином или без него использовались для приготовления раствора фибрилл WPI.

Впервые было доказано, что потемнение не было связано с реакцией Майяра с пептидами, тогда как лецитин был причиной потемнения WPI при получении фибрилл.

Результаты TEM для фибрилл WPI-1 (массовая доля белка 97,80%, без лецитина) и WPI-2 (массовая доля белка 90,39%, содержащих лецитин) показаны на рисунке 1b,c. Видно, что фибриллы были распределены в растворе случайным образом.

Длина фибрилл WPI составляла около 2 мкм. Мантовани и др. оценили влияние соевого лецитина на образование фибрилл сывороточного белка. При термообработке соевый лецитин не оказывал существенного влияния на скорость образования фибрилл и конформацию вторичной структуры белка [69].

Результаты на фигуре 1c показывают, что фибриллы, полученные с использованием лецитина, содержащего WPI, имели определенную агломерацию и темный цвет, что указывает на то, что лецитин может равномерно прилипать к фибриллам WPI, делая цвет раствора фибрилл более темным.

Это согласуется с предыдущим наблюдением о том, что лецитин может затемнить цвет WPI.

3.2. CNT и CNO

На рисунках 2а и б показаны ПЭМ- и HR-TEM-изображения УНТ соответственно. Диаметр УНТ составлял около 30 нм, со стенками из многослойного графита. Катализатор La2NiO4 восстанавливали водородом перед крекингом метана.

После восстановления на поверхности перовскитоподобного катализатора образовались упорядоченные структуры "--La--Ni--La--Ni--" (: кислородная вакансия). . Кислородная вакансия обеспечила место для адсорбции метана на поверхности.

Затем было обнаружено, что крекинг метана происходит на узлах Ni вблизи кислородной вакансии. Структура --La--Ni--La--Ni-- ингибирует агрегация частиц Ni и обеспечение существования высокой концентрации нанометаллических Ni-катализаторов на поверхности. Нано-Ni был необходимым условием для роста УНТ [70].

На рисунках 2c и d показаны изображения CNO ПЭМ и HR-TEM соответственно. После очистки некоторые сердцевины углеродного лука стали полыми. Полые ядра имели диаметр примерно 100 нм. Изображения HR-TEM ясно показали многослойную графитированную структуру CNO. Сплав Fe-Ni был центром зарождения углеродных нанолуковиц. Метан впервые был разложен на атомы углерода на Fe-Ni.

Атомы углерода проникли в сплав с образованием карбидов металлов. Вокруг катализаторов из карбидов металлов метан подвергался дальнейшему крекингу и образовывал многослойную графитовую структуру [67].

Из изображений HR-TEM было замечено, что в УНТ графитовые слои не совсем параллельны друг другу, что указывает на наличие дефектов. В CNO некоторые сети графитовых углеродных оболочек не были полностью закрыты, что указывает на существование большего количества дефектов.

3.3. Композиты WPI Фибрилла-УНТ (CNO)

В целом, композиты WPI фибрилла-УНТ (или CNO) имели относительно однородную коллоидную структуру, как видно на рисунке 3. Из-за высокой гидрофобности поверхностей УНТ и CNO их было трудно самопроизвольно диспергировать в воде в их исходных формах.

Белковые фибриллы были амфифильными, что могло эффективно адсорбировать и связывать с графитовой поверхностью углеродные наночастицы, обеспечивая необходимую растворимость в воде и биосовместимость [71,72].

Поскольку фибриллы сывороточного белка также были амфифильными, это помогло решить проблему дисперсии, связанную с CNT и CNO.

Для образца фибриллы WPI – УНТ (УНТ: 0,05 мас.%), как видно на рисунке 3а, в коллоиде наблюдалось несколько агломерированных частиц УНТ. В некоторых исследованиях сообщалось, что сывороточный протеин может быть эффективным и селективным диспергатором УНТ определенного диаметра.

Возможные активные сайты связывания на поверхности сывороточного белка лучше соответствовали кривизне определенных УНТ [54]. Было высказано предположение, что в композитах с более высокими концентрациями УНТ могут возникать агрегаты.

При добавлении большего количества УНТ или CNO вязкость композитов увеличивалась. После высыхания гелей нанокомпозитных фибрилл WPI-углерода фибриллы WPI-УНТ были менее однородными, но более блестящими, чем фибриллы WPI-CNO (рис. 3c, f).

Фибриллы WPI-CNO могут быть идеальными функциональными биопленочными материалами. На рисунках 3a,d видно, что все наноматериалы фибриллы WPI-углерода были равномерно загущены. До добавления углеродных наноматериалов растворы фибрилл WPI не были желеобразными при этой концентрации белка. Ни отдельные УНТ, ни CNO не были желеобразными в водном растворе.

Без гидротермального процесса смеси фибрилл WPI и УНТ (фибриллы WPI и CNO) не представляли собой гели. Только при гидротермальном процессе композиты приобретали коллоидную форму. Некоторые авторы сообщают, что гидрогели на основе амилоидфибрилл могут быть изменены как по физическим, так и по структурным свойствам в присутствии УНТ [73].

Это означает, что белковые фибриллы и УНТ взаимодействовали при определенных условиях. Образование геля может быть обусловлено следующими факторами: (i) фибриллярная структура фибрилл WPI может способствовать образованию геля; (ii) нагрев и давление во время гидротермального процесса в автоклаве могут способствовать желатинированию композита; (iii) углеродные наноматериалы имеют отрицательно заряженные поверхности, которые будут взаимодействовать с положительно заряженными белковыми фибриллами с образованием гелей, что указывает на возможность образования пленок [32]. На рисунках 4a,e показаны СЭМ-изображения фибрилл WPI-УНТ и фибрилл WPI-CNO.

Можно наблюдать морфологию дисперсных УНТ и CNO. Дисперсия фибрилл WPI-CNO (рис. 4e) была лучше, чем у фибрилл WPI-УНТ (рис. 4a), что подтверждает информацию, представленную на рисунке 3. На TEM-изображениях фибрилл WPI-УНТ (рис. 4b) и фибрилл WPI-CNO (рис. 4f) можно наблюдать фибриллы WPI и УНТ; аналогичным образом также существовали фибриллы WPI и CNO.

Никаких очевидных повреждений не наблюдалось в УНТ или CNO после гибридизации с фибриллами WPI (рис. 4c,g). Однако значительное уменьшение длины фибрилл WPI в композитах можно увидеть на рис. 4d,h.

Длины фибрилл WPI были укорочены с 2 мкм до примерно 200 нм как в композитах фибрилла WPI-УНТ, так и в композитах фибрилла WPI-CNO. Короткие фибриллы образовывали небольшие кластеры.

Возможные причины этого заключаются в следующем: (i) разрушение межмолекулярных сил фибрилл под давлением пара в автоклаве; (ii) броуновское движение углеродных наночастиц под давлением также может привести к разрушению фибрилл WPI; (iii) -свернутые пучки фибрилл вблизи точки поворота фибрилл WPI были искажены и разрушены [74,75].

Эти результаты показывают, что УНТ и CNO могут разрушать фибриллы WPI и ингибировать дальнейший фиброз белков в гидротермальных условиях. Это открытие может иметь важное исследовательское значение в будущем при таргетной терапии фиброза органов и фиброза белков in vivo.

Используя молекулярное моделирование, исследователи сообщили, что углеродные нанотрубки и фуллерен предотвращают образование вторичной структуры амилоидно-пептидных олигомеров [76–78]. На рисунке 5 показаны результаты FTIR для нанокомпозитов WPI фибрилла-углерод.

В целом было ясно, что сигналы функциональных групп на фибриллах WPI-CNO были сильнее, чем на фибриллах WPI-CNT, демонстрируя более сильное взаимодействие между фибриллами WPI и CNO.

Это может быть полезно для диспергирования CNO и формирования гомогенного геля. Этот результат соответствовал визуальному наблюдению. Пик валентного колебания гидроксильной группы появился при 3500 см–1, а пик валентного колебания N–H полосы амида I – около 3280 см–1. Пик между 3000 и 2800 см–1 представляет собой валентное колебание связи C–H.

Полосу поглощения в области 1400–1300 см–1 можно отнести к переменноугловому колебанию колебаний C–H и C–OH. Диапазон 1260–1000 см–1 обусловлен валентным колебанием C–OH. В кислом водном растворе УНТ и CNO было легче переносить гидроксильные группы на поверхность [79].

Характерные пики FTIR-спектров можно использовать для анализа не только функциональных групп композитов, но и вторичных структур белков.

Из рисунка 5 видно, что типы колебаний амидной полосы были следующими: валентное колебание полосы амида I C=O (1640 см-1), деформационное колебание полосы амида II в плоскости NH и характеристическое колебание полосы амида II. пик поглощения валентного колебания C–N (1570–1520 см–1).

На структуру пиков полос амида I и II не влияла структура боковой цепи белка, а скорее только его вторичная структура. Изменение вторичной структуры белка анализировали путем сравнения спектров области полосы амида I [80]. Полоса амида II чувствительно отражает межмолекулярную или внутримолекулярную ассоциацию водородных связей.

For more information:1950477648nn@gmail.com