التفاعل بين ألياف بروتين مصل اللبن مع أنابيب الكربون النانوية أو البصل النانوي الكربوني الجزء 2

2.4. التوصيف

المجهر الإلكتروني الماسح (SEM): تم تحليل مورفولوجيا السطح وبنية العينة باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح JSM-7100F (JEOL، طوكيو، اليابان).

في السنوات الأخيرة، ومع التطور المستمر للعلوم والتكنولوجيا، أظهرت المزيد والمزيد من الدراسات أن المجاهر الإلكترونية لها تأثير إيجابي على تحسين الذاكرة. المجاهر الإلكترونية هي أداة علمية حديثة تستخدم أشعة الإلكترون لمسح سطح العينات والحصول على صور عالية الوضوح. لديها مجموعة واسعة من التطبيقات، مثل علوم المواد، والطب الحيوي، وتكنولوجيا النانو، وغيرها من المجالات.

إذًا، كيف تعمل المجاهر الإلكترونية على تحسين ذاكرتنا؟ بادئ ذي بدء، يمكن للمجاهر الإلكترونية أن تعزز إدراكنا البصري. ومن خلال خصائصه التصويرية عالية الوضوح، فإنه يمكننا من رؤية تفاصيل أكثر وضوحًا وأدق، وبالتالي تحسين قدرات الملاحظة والإدراك لدينا.

ثانيًا، يمكن للمجاهر الإلكترونية أيضًا تعزيز تعلم الدماغ والذاكرة. ونظرًا لأن المجاهر الإلكترونية المتقدمة تتيح لنا رؤية هياكل وأنسجة أكثر دقة، فيمكننا فهم هذه المحتويات وتذكرها بشكل أفضل. على سبيل المثال، رؤية البنية الدقيقة للخلايا البيولوجية، والبنية الكيميائية المعقدة للمواد الكيميائية، وما إلى ذلك، يمكن أن تترك انطباعًا عميقًا على أدمغتنا وتحسن قدراتنا على التعلم والذاكرة.

وأخيرًا، يمكن للمجاهر الإلكترونية أيضًا أن تساعدنا في إجراء بحث واستكشاف علمي أفضل. من خلال مراقبة المجاهر الإلكترونية، يمكننا التحليل العميق للبنية والتركيب الكيميائي للمواد، وما إلى ذلك، لمساعدتنا على فهم جوهر ومبادئ الأشياء بشكل أفضل، وبالتالي تحقيق تراكم واستكشاف المعرفة العلمية.

باختصار، المجهر الإلكتروني له أهمية كبيرة في الإدراك البشري وتراكم المعرفة. يمكنها تحسين قدراتنا على التعلم والذاكرة، وتعزيز تراكم المعرفة الإنسانية وتطويرها، وتقديم مساهمات بارزة في التنمية البشرية والتقدم. يمكن ملاحظة أننا بحاجة إلى تحسين ذاكرتنا، ويمكن لـ Cistanche deserticola أن يحسن الذاكرة بشكل كبير لأن Cistanche deserticola هي مادة طبية صينية تقليدية لها العديد من التأثيرات الفريدة، أحدها هو تحسين الذاكرة. تأتي فعالية Cistanche deserticola من المكونات النشطة المختلفة التي يحتوي عليها، بما في ذلك حمض التانيك، والسكريات، وجليكوسيدات الفلافونويد، وما إلى ذلك. ويمكن لهذه المكونات تعزيز صحة الدماغ بعدة طرق.

انقر فوق "معرفة" لتحسين الذاكرة قصيرة المدى

كانت صور SEM أكثر وضوحًا بعد رشها بالذهب لمدة 10 دقائق قبل المراقبة باستخدام المجهر الإلكتروني النافذ (TEM، JEM-2010، طوكيو، اليابان). تم تخفيف العينة وتفريقها بالموجات فوق الصوتية. تم وضع قطرة من المحلول على طبقة دعم كربونية على شبكة نحاسية.

وبعد 15 ثانية، تمت إزالة الجزء الزائد باستخدام ورق الترشيح. وفي وقت لاحق، تم وضع قطرة من خلات اليورانيل 2٪ على الشبكة وتمت إزالتها مرة أخرى بعد 15 ثانية. تم التقاط صورة مجهرية إلكترونية باستخدام مجهر JEOL الإلكتروني (JEM -2010، طوكيو، اليابان) الذي يعمل بسرعة 100 كيلو فولت.

طيف الأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه (FTIR): تم استخدام مطياف الأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه (Nicolet iS10، Thermo Fisher Scientific، Waltham، MA، USA). تم وزن المادة المركبة وبروميد البوتاسيوم بنسبة كتلة 1:100 وتم طحنها تحت مصباح الأشعة تحت الحمراء لمدة 10 دقائق لجعلها مختلطة بالتساوي.

بعد الضغط، تم تسجيل أطياف FTIR. كان نطاق المسح 400 ~ 4000 سم −1 وكانت الدقة 4 سم −1. حيود الأشعة السينية (XRD): تم توصيف الهياكل البلورية للمركبات باستخدام مقياس حيود الأشعة السينية MAXima-X XRD -7000 ( طوكيو، اليابان) مع الإعدادات التالية: Cu K - ray، 40 kV، 2θ من 5◦ إلى 80◦. تحليل رامان الطيفي: تم تحديد أطياف رامان على HORIBA HR800 (باريس، فرنسا) باستخدام ليزر 514 نانومتر.

قياس الوزن الحراري (TG): تم تحديد الثبات الحراري للمركبات في الهواء باستخدام محلل حراري متزامن NETZSCH STA449 F3 (Selb، ألمانيا). كان نطاق التسخين من 30 إلى 700 درجة مئوية وكان معدل التسخين 10 درجات مئوية/دقيقة.

3. النتائج والمناقشة

3.1. ألياف WPI

كان محلول الألياف WPI -1 (بدون الليسيثين) شفافًا وعديم اللون (الشكل 1 (أ1)). ويمكن ملاحظة الألياف من خلال انكسار الصفائح المستقطبة. كان محلول الليفي WPI -2 (مع الليسيثين) بنيًا (الشكل 1 (أ2)).

بسبب لونها الداكن، كان من الصعب ملاحظة الألياف عبر صفائح الانكسار المزدوج. وانغ وآخرون. ذكرت أن محلول الألياف المركز من بروتين مصل اللبن (WPC، الذي يحتوي على الليسيثين) تغير تدريجيًا من الأصفر الفاتح الشفاف إلى البني الداكن خلال 5 ساعات (80 درجة مئوية، ودرجة الحموضة 1.8).

لقد اعتقدوا أن تفاعل ميلارد قد حدث، حيث أن الببتيدات الصغيرة تكونت عن طريق التحلل المائي WPC أثناء تكوين الألياف [68]. في هذه الدراسة، تم استخدام محاليل WPI مع أو بدون الليسيثين لتحضير محلول ألياف WPI.

هذه هي المرة الأولى التي يثبت فيها أي شخص أن الاسمرار لم يكن بسبب تفاعل ميلارد مع الببتيدات، في حين أن الليسيثين هو السبب في اسمرار WPI في تحضير الألياف.

تظهر نتائج TEM لـ WPI-1 (جزء كتلة البروتين بنسبة 97.80%، بدون الليسيثين) وWPI-2 (جزء كتلة البروتين بنسبة 90.39%، يحتوي على الليسيثين) في الشكل 1ب،ج. ويمكن ملاحظة أن الألياف تم توزيعها بشكل عشوائي في المحلول.

كان طول ألياف WPI حوالي 2 ميكرومتر. مانتوفاني وآخرون. تقييم آثار ليسيثينون فول الصويا على تكوين ألياف بروتين مصل اللبن. أثناء المعالجة الحرارية، لم يكن ليسيثين فول الصويا أي تأثير كبير على معدل تكوين الألياف أو تكوين البنية الثانوية للبروتين [69].

تظهر النتائج في الشكل 1 ج أن الألياف المحضرة باستخدام الليسيثين المحتوي على WPI كان لها تكتل معين ولون داكن، مما يشير إلى أن الليسيثين قد يلتصق بشكل موحد بألياف WPI، مما يجعل لون محلول الألياف أغمق.

وهذا يتفق مع الملاحظة السابقة بأن الليسيثين يمكن أن يغمق لون WPI.

3.2. الأنابيب النانوية الكربونية و CNOs

يوضح الشكلان 2 أ و ب صور TEM وHR-TEM لأنابيب CNT، على التوالي. كان قطر الأنابيب النانوية الكربونية حوالي 30 نانومتر، مع جدران جرافيت متعددة الطبقات. تم اختزال المحفز La2NiO4 بواسطة الهيدروجين قبل تكسير الميثان.

بعد الاختزال، تم تشكيل الهياكل المرتبة "--La--Ni--La--Ni--" على سطح المحفز الذي يشبه البيروفسكايت (: الأكسجين الشاغر) . وفر شغور الأكسجين مكانًا لامتصاص الميثان على السطح.

تم بعد ذلك اكتشاف أن تكسير الميثان يحدث في مواقع Ni بالقرب من الأكسجين الشاغر. وتم تثبيط بنية --La--Ni--La--Ni-- تجميع جزيئات النيكل وضمان وجود تركيز عال من محفزات النيكل النانوية على السطح. وكان النانو ني شرطا ضروريا لنمو الأنابيب النانوية الكربونية [70].

يوضح الشكلان 2c وd صور TEM وHR-TEM الخاصة بـ CNOs، على التوالي. بعد التنقية، أصبحت بعض نوى البصل الكربوني مجوفة. يبلغ قطر النوى المجوفة حوالي 100 نانومتر. أظهرت صور HR-TEM بوضوح البنية الجرافيتية متعددة الطبقات لـ CNOs. كانت سبيكة Fe-Ni هي مركز النواة لتكوين البصل النانوي الكربوني. تم تحلل الميثان لأول مرة إلى ذرات الكربون على Fe-Ni.

اخترقت ذرات الكربون السبيكة لتكوين كربيدات معدنية. حول محفزات كربيد المعدن، تم تكسير الميثان بشكل أكبر وتشكيل هيكل جرافيت متعدد الطبقات [67].

من صور HR-TEM، لوحظ أن الطبقات الجرافيتية في الأنابيب النانوية الكربونية ليست متوازية تمامًا مع بعضها البعض، مما يشير إلى وجود عيوب. في CNOs، لم تكن بعض شبكات الغلاف الكربوني الجرافيتي مغلقة تمامًا، مما يشير إلى وجود المزيد من العيوب.

3.3. مركبات WPI Fibril-CNT (CNOs).

بشكل عام، أظهرت مركبات WPI fibril-CNT (أو CNO) هياكل غروانية موحدة نسبيًا، كما هو موضح في الشكل 3. بسبب الأسطح شديدة الكارهة للماء لـ CNTs وCNOs، كان من الصعب تفريقها تلقائيًا في الماء بأشكالها الأصلية.

كانت اللييفات البروتينية أمفيفيلية، والتي يمكن أن تمتص بشكل فعال وترتبط بأسطح الجرافيت لجسيمات الكربون النانوية، مما يوفر قابلية الذوبان في الماء المطلوبة والتوافق الحيوي [71،72].

نظرًا لأن ألياف بروتين مصل اللبن كانت أيضًا متضاربة، فقد ساعد ذلك في حل مشكلة التشتت المرتبطة بالأنابيب النانوية الكربونية والأنابيب النانوية الكربونية.

بالنسبة لعينة WPI fibril-CNT (CNTs: 0.05 بالوزن٪)، كما هو موضح في الشكل 3 أ، تمت ملاحظة عدد قليل من جزيئات CNT المتكتلة في المادة الغروية. ذكرت بعض الدراسات أن بروتين مصل اللبن يمكن أن يكون مشتتًا فعالاً وانتقائيًا للأنابيب النانوية الكربونية بأقطار معينة.

كانت مواقع الارتباط النشطة المحتملة على أسطح بروتين مصل اللبن أكثر تطابقًا مع انحناءات معينة من الأنابيب النانوية الكربونية [54]. وقد تم التكهن بأنه في المركبات ذات التركيزات الأعلى من الأنابيب النانوية الكربونية، قد تحدث تجمعات.

مع إضافة المزيد من CNTs أو CNOs، زادت لزوجة المركبات. بعد تجفيف المواد الهلامية WPI fibril-carbon nanocomposite، كانت WPI fibril-CNTs أقل انتظامًا ولكنها أكثر لمعانًا من WPI fibril-CNOs (الشكل 3 ج، و).

يمكن أن تكون ألياف WPI-CNOs مواد أغشية حيوية وظيفية مثالية. من الشكل 3 أ، د، يمكن ملاحظة أن المواد النانوية الكربونية الليفية WPI كانت جميعها متساوية التبلور. قبل إضافة المواد النانوية الكربونية، لم تكن محاليل ألياف WPI هلامية عند تركيز البروتين هذا. لم تكن الأنابيب النانوية الكربونية الفردية أو CNOs هلامية في محلول مائي.

بدون عملية حرارية مائية، لم تكن مخاليط ألياف WPI وCNTs (ألياف WPI وCNOs) عبارة عن مواد هلامية. فقط عندما تتعرض لعملية حرارية مائية تصبح المركبات غروانية. أفاد بعض المؤلفين أن الهلاميات المائية المستندة إلى الأميلويدفيبريل يمكن تغييرها من حيث الخصائص الفيزيائية والهيكلية في وجود الأنابيب النانوية الكربونية [73].

وهذا يعني أن ألياف البروتين والأنابيب النانوية الكربونية تتفاعل في ظل ظروف معينة. قد يكون تكوين الجل بسبب العوامل التالية: (1) البنية الليفية لألياف WPI يمكن أن تعزز تكوين الجل؛ (2) التسخين والضغط أثناء العملية الحرارية المائية في الأوتوكلاف قد يساعد الجيلاتينات المركبة؛ (3) المواد النانوية الكربونية لها أسطح مشحونة سالبًا، والتي من شأنها أن تتفاعل مع ألياف البروتين المشحونة إيجابيًا لتكوين المواد الهلامية، مما يشير إلى إمكانية تكوين الفيلم [32]. ويبين الشكل 4 أ، هـ صور SEM لـ WPI fibril-CNTs وWPI fibril-CNOs.

يمكن ملاحظة مورفولوجية الأنابيب النانوية الكربونية المشتتة والأنابيب النانوية الكربونية. كان تشتت WPIfibril-CNOs (الشكل 4e) أفضل من WPI fibril-CNTs (الشكل 4 أ)، مما يدعم المعلومات في الشكل 3. في صور TEM الخاصة بـ WPI fibril-CNTs (الشكل 4 ب) وWPI fibril-CNOs (الشكل 4f) ، يمكن ملاحظة ألياف WPI و CNTs؛ وبالمثل، توجد أيضًا ألياف ليفية WPI وCNOs.

لم يلاحظ أي ضرر واضح في الأنابيب النانوية الكربونية أو الأنابيب النانوية الكربونية بعد التهجين مع ألياف ليفية WPI (الشكل 4 ج، ز). ومع ذلك، يمكن رؤية انخفاض كبير في طول ألياف WPI في المركبات في الشكل 4 د، ح.

تم تقصير أطوال ألياف WPI من 2 ميكرومتر إلى حوالي 200 نانومتر في كل من مركبات WPI fibril-CNT وWPI fibril-CNO. شكلت الألياف القصيرة مجموعات صغيرة.

الأسباب المحتملة لذلك هي كما يلي: (1) تدمير القوة الجزيئية للألياف تحت ضغط البخار في الأوتوكلاف؛ (2) قد تتسبب الحركة البراونية لجزيئات الكربون النانوية تحت الضغط أيضًا في انهيار ألياف WPI؛ (3) تم تشويه وتدمير حزم الألياف المطوية بالقرب من نقطة تحول WPIfibrils [74،75].

تشير هذه النتائج إلى أن الأنابيب النانوية الكربونية والأنابيب النانوية الكربونية قد تدمر ألياف ليفية WPI وتمنع المزيد من تليف البروتين في ظل الظروف الحرارية المائية. قد يكون لهذا الاكتشاف قيمة بحثية مهمة في المستقبل في العلاج الموجه لتليف الأعضاء وتليف البروتين في الجسم الحي.

باستخدام محاكاة الجزيء، أفاد الباحثون أن أنابيب الكربون النانوية والفوليرين منعت تكوين البنية الثانوية لأوليجومرات أميلويد-ببتيد [76-78]. ويبين الشكل 5 نتائج FTIR لمركبات ألياف الكربون النانوية WPI.

بشكل عام، كان من الواضح أن إشارات المجموعة الوظيفية على ألياف WPI-CNOs كانت أقوى من تلك الموجودة على ألياف WPI-CNTs، مما يدل على تفاعل أقوى بين ألياف WPI وCNOs.

قد يكون هذا مفيدًا لتشتت CNOs ولتكوين مادة هلامية متجانسة. وكانت هذه النتيجة متسقة مع الملاحظة البصرية. ظهرت ذروة الاهتزاز الممتدة لمجموعة الهيدروكسيل عند 3500 سم −1، وظهرت ذروة الاهتزاز الممتدة لـ N – H لنطاق الأميد I عند حوالي 3280 سم − 1. كانت الذروة بين 3000 و2800 سم هي الاهتزاز الممتد لرابطة C-H.

يمكن أن يُعزى نطاق الامتصاص الذي يتراوح بين 1400-1300 سم إلى اهتزازات الزاوية المتغيرة لاهتزازات C-H وC-OH. كان النطاق من 1260 إلى 1000 سم −1 ناتجًا عن اهتزاز التمدد C-OH. في المحلول المائي الحمضي، كان من الأسهل على الأنابيب النانوية الكربونية وCNOs حمل مجموعات الهيدروكسيل على السطح [79].

يمكن استخدام القمم المميزة لأطياف FTIR لتحليل ليس فقط المجموعات الوظيفية للمركبات ولكن أيضًا الهياكل الثانوية للبروتينات.

يمكن أن نرى من الشكل 5 أن أنواع اهتزاز شريط الأميد كانت كما يلي: ذروة اهتزاز الامتداد لنطاق الأميد I C=O (1640 سم −1)، واهتزاز الانحناء لنطاق الأميد II في مستوى NH، والخصائص المميزة ذروة الامتصاص لاهتزاز تمديد C-N (1570-1520 سم −1).

لم تتأثر أنماط الذروة لنطاقات الأميد I ونطاقات II ببنية السلسلة الجانبية للبروتين، بل فقط ببنيته الثانوية. تم تحليل التغير في البنية الثانوية للبروتين من خلال مقارنة أطياف منطقة نطاق الأميد الأول [80]. تعكس فرقة الأميد II رابطة الهيدروجين بين الجزيئات أو داخل الجزيئات بشكل حساس.

For more information:1950477648nn@gmail.com