L-Interazzjoni Bejn Fibrili tal-Proteina tax-Xorrox B'Nanotubi tal-Karbonju jew Nano-Basal tal-Karbonju Parti 1

Astratt: Il-fibri tal-proteini iżolati tax-xorrox (WPI) ġew ippreparati bl-użu ta 'proċess ta' induzzjoni tal-idroliżi tal-aċidu.

Hekk kif in-nies jagħtu aktar u aktar attenzjoni lill-ħajja sana, il-memorja gradwalment saret suġġett jaħraq ta 'tħassib. Il-fibra hija ingredjent tal-ikel li ħafna nies ġeneralment jinjoraw. Hija wkoll relatata mill-qrib mas-saħħa tal-bniedem.

Il-fibra hija ċelluloża tal-pjanti mhux diġestibbli li tista 'tistimula l-peristalsi intestinali, tippromwovi d-defekazzjoni, tassorbi u tnaqqas il-lipidi fid-demm, zokkor fid-demm u kolesterol fil-ġisem tal-bniedem, u tnaqqas l-okkorrenza ta' obeżità u mard kardjovaskulari. Barra minn hekk, il-fibril jista 'wkoll jirregola l-bilanċ tal-mikroekoloġija intestinali, jippromwovi l-assorbiment tan-nutrijenti, u jtejjeb l-immunità.

Fl-istess ħin, aktar u aktar studji wrew li l-fibril huwa wkoll relatat mill-qrib mal-memorja. Il-konsum tal-fibra jista 'jippromwovi s-saħħa intestinali, itejjeb il-funzjoni metabolika tal-bniedem, u jtejjeb l-immunità tal-ġisem. Dawn huma relatati mill-qrib mas-sistema nervuża tal-bniedem, u s-saħħa tas-sistema nervuża hija waħda mill-pedamenti importanti tas-saħħa tal-bniedem.

Barra minn hekk, nutrijenti bħal vitamina B, vitamina E, u żingu rikki fil-fibra jistgħu wkoll jippromwovu l-iżvilupp normali u t-tħaddim tas-sistema nervuża, itejbu l-konjizzjoni tal-bniedem u l-kapaċità tat-tagħlim, u jtejbu l-memorja.

Fil-qosor, filwaqt li tippromwovi s-saħħa fiżika, il-fibril tista 'wkoll ittejjeb il-memorja u l-intelliġenza tal-bniedem. Għandna bżonn niżviluppaw drawwiet ta 'ikel tajbin u nżidu b'mod xieraq il-konsum ta' ikel li fih fibri mhux maħduma, bħal ħafur, patata ħelwa u ħxejjex bil-weraq ħodor, biex inżommu saħħa tajba u nippromwovu l-iżvilupp b'saħħtu tas-sistema nervuża. Il-memorja tgħinna nitgħallmu malajr u nsegwu kwalità ta’ ħajja ogħla, għalhekk għandna nkunu pożittivi. Wieħed jista 'jara li għandna bżonn intejbu l-memorja tagħna, u Cistanche jista' jtejjeb b'mod sinifikanti l-memorja minħabba li jista 'wkoll jirregola l-bilanċ ta' newrotrasmettituri, bħal żieda fil-livelli ta 'acetylcholine u fatturi ta' tkabbir, li huma importanti ħafna għall-memorja u t-tagħlim. Barra minn hekk, Cistanche jista 'wkoll itejjeb il-fluss tad-demm u jippromwovi l-kunsinna tal-ossiġnu, li jista' jiżgura li l-moħħ jikseb biżżejjed nutrizzjoni u enerġija, u b'hekk itejjeb il-vitalità u r-reżistenza tal-moħħ.

Ikklikkja taf supplimenti biex ittejjeb il-memorja

In-nanotubi tal-karbonju (CNTs) u n-nano-basal tal-karbonju (CNOs) saru permezz tad-depożizzjoni katalitika tal-fwar (CVD) tal-metan. WPI fibril–CNTs u WPI fibril–-CNOs ġew ippreparati permezz ta 'sinteżi idrotermali f'80 ◦C.

Il-kompożiti kienu kkaratterizzati minn analiżi SEM, TEM, FTIR, XRD, Raman, u TG. Ġiet studjata l-interazzjoni bejn il-fibrils WPI CNTs u CNOs. Il-fibrils WPI ma 'CNTs u CNOs iffurmaw ġellijiet u films uniformi. CNTs u CNOs kienu mxerrda ħafna fil-ġels. Hydrogels ta 'fibril WPI b'CNTs (jew CNOs) jistgħu jkunu materjali ġodda b'applikazzjonijiet fil-mediċina jew oqsma oħra.

Is-CNTs u s-CNOs qassru l-fibri tal-WPI, li jista 'jkollhom valur ta' riċerka importanti għall-fejqan tal-mard tal-fibrożi bħall-marda ta 'Parkinson u Alzheimer. L-FTIR żvela li CNTs u CNOs it-tnejn kellhom interazzjonijiet mal-fibril WPI.

L-XRDanalysis issuġġeriet li l-biċċa l-kbira tas-CNTs kienu mgeżwra f'fibri WPI, filwaqt li CNOs kienu parzjalment imgeżwer. Dan għen biex tiżdied il-bijokompatibilità u titnaqqas iċ-ċitotossiċità ta 'CNTs u CNOs. Studji tal-ispettroskopija HR-TEM u Raman wrew li l-livell ta 'grafitizzazzjoni ta' CNTs washigher milli għal CNOs.

Wara l-ibridizzazzjoni ma 'fibril WPI, inħolqu aktar difetti fis-CNTs, iżda xi difetti oriġinali ġew miċħuda fis-CNOs. Ir-riżultati tat-TG indikaw li ġiet iffurmata fażi ġdida ta 'WPIfibril–CNTs jew CNOs.

Kliem ewlieni: fibri tal-proteina tax-xorrox; nanotubi tal-karbonju; nano-basal tal-karbonju; komposti; interazzjoni.

1. Introduzzjoni

Il-proteina tax-xorrox hija komuni u tinkiseb faċilment mill-ħalib tal-ifrat. Kien ta 'sinifikat prattiku li jiġu ppreparati fibri iżolati tal-proteina tax-xorrox (WPI). Illum il-ġurnata, fibrils awto-assembladamyloid ibbażati fuq komponenti tax-xorrox huma qasam ta 'riċerka importanti [1-3].

Ġeneralment, il-fibrili tal-amilojdi huma derivati ​​mill-assoċjazzjoni mal-amilojdożi. Pereżempju, isletamyloid peptide huwa assoċjat mad-dijabete, u l-proteina -amyloid hija assoċjata mal-marda ta 'Alzheimer [4].

Il-fibri tal-proteini jistgħu wkoll jiġu sintetizzati in vitro. Barra minn hekk, lactoglobulin (-lg) jista 'jiġbor fih innifsu proteini fibrillari [5,6]. Il--lg hija proteina globulari b'piż molekulari ta' 18,400 g·mol-1 u raġġ ta' madwar 2 nm [7].

Jista' jinduċi l-formazzjoni ta' fibri taħt tisħin fit-tul (6-24 h) f'80 ◦C u għandu pH ta' 2 u saħħa jonika baxxa [8]. It-tul medju tal-fibrils huwa 1–8 µm, b'dijametru ta' madwar 4 nm [9].

Il-materjal proteinaċeju f'dawn il-fibri jinżammu flimkien permezz ta 'folji intermolekulari [10].Matul il-formazzjoni ta' fibri, jiżdied l-ammont ta 'folji.Nanotubi tal-karbonju (CNTs) huma tubi vojta magħmula minn folji tal-grafita b'ħafna saffi li jduru u jdawwar madwar l-istess assi f'ċertu angolu [11].

Id-dijametri tagħhom ivarjaw minn 0.4 (SWCNTs) sa 100 nm (MWCNTs); it-tul tagħhom jista 'jilħaq diversi mikroni; u għandhom proprjetajiet mekkaniċi superjuri, stabbiltà kimika, u wiċċ speċifiku kbir [12]. In-nanotubi tal-karbonju ħafna drabi jintużaw bħala materjali tal-mili biex jippreparaw nanokomposti biex itejbu l-imgieba mekkaniċi tal-materjali tal-matriċi.

L-applikazzjonijiet bijoloġiċi tan-nanotubi tal-karbonju ġew ukoll studjati b'mod wiesa', bħal fil-bijosensuri, il-kunsinna tad-droga u l-vaċċini, l-inġinerija tat-tessuti [13], u bijomaterjali ġodda [14]. Madankollu, pristineCNTs għandhom solubilità fqira u ċitotossiċità potenzjali [15]. Bijomakromolekuli mehmuża bħal proteini, DNA u RNA jistgħu jippromwovu t-tixrid ta 'CNTs [16].

L-interazzjonijiet fiżiċi mal-bijomakromolekuli jistgħu jbiddlu l-attività bijoloġika tagħhom in vivo [17]. Wara l-funzjonalizzazzjoni u l-modifika, is-CNTs jistgħu jgħabbu tipi differenti ta 'mediċini għal skopijiet immirati [18]. Sistemi bbażati fuq CNT bijokompatibbli jistgħu jgħabbu diversi aġenti terapewtiċi, immirati u ta' sondaġġ għat-terapija tal-kanċer.

Ġie ppruvat li CNTs funzjonalizzati jistgħu jaqsmu l-membrana tal-plażma permezz ta 'mekkaniżmi differenti, notevolment permezz ta' endoċitożi [19-21]. Nano-basal tal-karbonju (CNOs) jinkludi qxur konċentriċi multipli ta 'fulereni.

L-istrutturi tal-gaġġa fi ħdan il-gaġġa jiġġeneraw xi proprjetajiet fiżjokimiċi uniċi. B'differenza għal kwalunkwe allotropi tal-karbonju [22,23], is-CNOs huma importanti daqs is-CNTs u l-fulereni, li huma ideali għall-applikazzjonijiet għall-kunsinna tad-droga minħabba l-kapaċità tagħhom li jibqgħu fiċ-ċirkolazzjoni sistemika għal sigħat, u jżidu ċ-ċansijiet tagħhom li jaċċessaw is-sit fil-mira [24-28].

Fl-inġinerija tat-tessuti, scaffolds CNO modifikati juru kapaċità ta 'riġenerazzjoni tat-tessuti [28]. CNOs fluworexxenti ħomor imbiegħed ġew żviluppati għal skopijiet ta 'immaġni ċellulari [29].

Minkejja dan il-potenzjal immens, jidher li r-rwol ta 'din in-nano-sistema ġdida fil-qasam bijomediku ilu injorat għal ħafna snin. Ir-riċerka dwar il-fibri tal-proteini–sistemi tan-nanomaterjali tal-karbonju se tkun ta’ sinifikat kbir fit-trattament tal-mard tal-bniedem, it-tnaqqis taċ-ċitotossiċità tal-karbonjunanomaterjali, u l-iżvilupp ta’ teknoloġiji ġodda.

Il-formazzjoni ta 'fibrils amilojdi in vivo tista' twassal għal varjetà ta 'mard, bħal mard newrodeġenerattiv ta' Alzheimer u Parkinson. Ir-riċerkaturi qed ifittxu sustanzi li jistgħu jinibixxu l-fibrożi tal-amilojde jew jeqirdu l-fibri tal-amilojde [30,31]. Tabella 1 tiġbor fil-qosor xi wħud mill-istudji dwar l-interazzjoni ta 'nanomaterjali tal-karbonju ma' fibri tal-amilojdi [32].

Xi studji wrew li karbonanomaterjali jistgħu jinteraġixxu ma 'diversi proteini bijoloġiċi [33]. Is-CNTs huma koperti minn makromolekuli bijoloġiċi adsorbiti fis-soluzzjoni bijoloġika minħabba l-erja tal-wiċċ speċifika għolja u l-wiċċ idrofobiku tagħhom [34].

Il-proteini adsorbiti jinġabru fuq il-wiċċ tan-nanomaterjali tal-karbonju biex jiffurmaw "kuruna tal-proteini" [34]. L-interazzjoni bejn CNTs u proteini wkoll għandha rwol importanti fil-formazzjoni ta '-folji.

Ghule et al. sabet li nanotubi tal-karbonju b'ħafna ħitan (MWCNTs) ipprovdew uċuħ ta 'interazzjoni għall-assorbiment jew l-inkapsulament tal-proteini. Dan jista 'jinibixxi l-abbiltà tal-wiċċ mhux polari tal-proteini li jorbot fibri tal-proteini, u għalhekk jipprevjeni lill-proteina minn aktar fibrożi [35].

Jana u Sengupta [36] u Wei et al. [37] studja l-awto-assemblaġġ ta 'A -peptide fil-preżenza ta' nanotubi tal-karbonju b'ħitan wieħed (SWCNTs) billi tuża simulazzjoni ta 'dinamika molekulari (MD). L-A -peptide huwa peptide amfifiliku qasir, u l-aggregazzjoni tiegħu hija relatata mill-qrib mal-patoġenesi tal-marda ta 'Alzheimer [38]. L-effett idrofobiku qawwi tas-CNTs jista 'jgħin biex jinstabu peptidi fuq il-wiċċ ta' SWCNTs.

Dan jipprevjeni d-diffużjoni u jinibixxi l-fibrożi tal-peptidi. Proteini bħall-insulina, liżożima, -lactoglobulin, u ċitokromu ċ jistgħu jfasslu fuq il-grafita [39,40]. Din il-grafita b'mudell nanotip hija kapaċi li tiggwida l-allinjament tal-fibri tal-amilojde [39]. Ġiet studjata wkoll l-interazzjoni bejn il-fulerenes u l-materjali tal-proteini.

Permezz tal-kejl tal-fluworexxenza ThT, Kim u Lee sabu li fullerene jista 'jinibixxi l-fibrożi tal-proteina. Fullerene jista 'jingħaqad speċifikament mal-motif idrofobiku ċentrali KLVFF, u b'hekk ifixkel l-aggregazzjoni ta' A -peptide [41].

Instab li l-fulereni idratati jistgħu mhux biss jeqirdu fibri maturiamyloid iżda wkoll jipprevjenu l-formazzjoni ta 'fibrili ġodda [42]. Podolski et al. sab li l-fulereni idrati jistgħu jimblokkaw b'mod effettiv l-aggregazzjoni ta 'A 25-35 [43].

Hemm ftit studji dwar l-interazzjoni bejn is-CNOs u l-fibrils amilojdi. Is-CNOs huma allotrope ġdid b'tossiċità baxxa u bijokompatibilità tajba. L-istudju tal-interazzjoni bejn CNOs u fibri tal-amilojdi huwa mixtieq.

Min-naħa l-oħra, xi nanomaterjali tal-karbonju ġew ikkombinati ma 'makromolekuli bijoloġiċi biex jippreparaw nanokomposti ibridi għall-inġinerija tat-tessuti jew il-kunsinna tad-droga minħabba l-vantaġġi mekkaniċi u elettriċi tagħhom [55-57].

Il-fibrili amilojdi għandhom ukoll ċerti imgieba mekkaniċi u uċuħ ta' aċidi amminiċi, li jintużaw biex jippreparaw wajers [58], idroġels [59], scaffolds taċ-ċelloli fibrużi [60,61], u films organiċi funzjonali solidi [62]. Il-proteini huma mwaħħla mal-uċuħ tas-CNTs fil-forma ta 'monomeri oroligomeri [63,64], biex itejbu s-solubilità fl-ilma tagħhom u jnaqqsu ċ-ċitotossiċità tagħhom.

CNTs ibiddlu l-proprjetajiet strutturali tal-fibrils tal-proteini permezz ta 'ibridizzazzjoni u rikombinazzjoni biex jimmiraw il-kunsinna ta' mediċini terapewtiċi in vivo u jeqirdu ċ-ċelloli tal-kanċer [64,65].Hendler et al. użaw il-metodu "ko-assemblaġġ" biex jiffurmaw fibri komposti ibridi amyloid-fullerene [66], li jintużaw għall-preparazzjoni ta 'nanomarkaturi tas-separazzjoni tal-kulur, materjali dijanjostiċi, u apparati optoelettroniċi.

Il-proprjetajiet speċjali tal-fibrils tal-proteini u n-nanomaterjali tal-karbonju (bħall-proprjetajiet mekkaniċi u elettromanjetiċi tan-nanomaterjali tal-karbonju u l-proprjetajiet bijoloġiċi tal-materjali tal-proteini) jistgħu jibbenefikaw lil xulxin, u l-kombinazzjoni tagħhom se jwessgħu ħafna l-firxiet tal-applikazzjoni ta 'dawn iż-żewġ tipi ta' nanomaterjali.

Madankollu, għad hemm triq twila biex nifhmu bis-sħiħ l-interazzjoni bejn il-fibri tal-proteini u n-nanomaterjali tal-karbonju. F'din ir-riċerka, studjajna l-interazzjoni tal-fibril WPI ma 'CNTs (jew CNOs) u kkaratterizzajna l-komposti ta' WPI fibril-CNTs (jew CNOs) minn SEM, TEM, XRD, Raman, FTIR, u TG. Il-fibri tal-WPI ġew ippreparati bl-użu ta 'proċess ta' induzzjoni tal-idroliżi tal-aċidu. Il-komposti tal-fibril-CNTs WPI (jew CNO) saru bl-użu ta 'sinteżi idrotermali.

2. Materjali u Metodi

2.1. Formazzjoni tal-Fibril WPI

WPI-1 inxtara minn Davisco Foods International Inc. (97.8% mingħajr leċitina, NM, USA) u WPI-2 inxtara minn Hilmar Ingredients (90.39% bil-leċitina, Hilmar, CA, USA).

Soluzzjoni stokk (madwar 6 wt.%) saret billi tħoll WPI fl-ilma Millipore. Il-pH tas-soluzzjoni mbagħad ġie aġġustat għal 4.75 billi żżid 1 M HCl, segwit minn ċentrifugazzjoni (10,000 rpm, 60 min, 4 ◦C) u filtrazzjoni tas-supernatant (FP 030/ 0.45 µm, Schleicher u Schuell). Wara l-filtrazzjoni, il-pH tas-soluzzjoni filtrata ġie stabbilit għal 2 bl-użu ta' 6 M HCl.

Il-konċentrazzjoni tal-proteina tas-soluzzjoni stokk ġiet iddeterminata bl-użu ta' spettrofotometru UV (UV-1800PC, MAPADA, Shanghai, iċ-Ċina) u kurva ta' kalibrazzjoni ta' konċentrazzjonijiet magħrufa ta' WPI f'wavelength ta' 278 nm.

Is-soluzzjoni tal-istokk ġiet dilwita għal konċentrazzjoni ta 'proteina ta' 2 wt.% b'soluzzjoni HCl ta 'pH 2. Is-soluzzjoni WPI kienet imbagħad imsaħħan u mħawwda (madwar 290 rpm) għal 20 siegħa f'80 ◦C biex jiffurmaw fibrils.

2.2. CNTs u CNOs Preparazzjoni

2.2.1. Preparazzjoni ta' CNTs

Preparazzjoni tal-katalizzatur La2NiO4: La(NO3)3·6H2O u Ni(NO3)2·6H2O (molarratio ta 'La/Ni=2:1) ġew maħlula f'ilma dejonizzat, imbagħad ġie miżjud aċidu ċitriku. Is-soluzzjoni ġiet imsaħħan f'80 ◦C għal siegħa b'taħwid, u finalment, inbidel f'sustanza kollojdali.

Is-sustanza kollojdali ġiet kalċinata f'forn muffle (10 ◦C/min fl-arja;300 ◦C għal 1 h, imbagħad 800 ◦C għal 5 h).Deposizzjoni katalitika tal-fwar kimiku (CVD) tal-metanu biex tagħmel CNTs: Il-fiss- reattur katalitiku bedgas-solid ġie adottat għal metanu CVD biex jagħmel CNTs.

Il-La2NiO4catalyst (0.5 g) tpoġġa ġewwa dgħajjes tal-kwarz f'reattur tubulari tal-kwarz. L-ewwelnett, in-nitroġenu (30 mL/min) intuża biex jitlaħlaħ ir-reattur għal 30 min, u mbagħad l-idroġenu (10 mL/min) intuża biex inaqqas La2NiO4 f'600 ◦C għal siegħa.

Wara, il-gass inbidel għal metanu (60 mL/min) għal CVD katalitiku f'800 ◦C għal 8 sigħat biex jiġu sintetizzati CNTs. Purifikazzjoni ta 'CNTs: Is-CNTs imħallta ma' katalisti ġew ippurifikati f'0.1 M nitric acidat 80 ◦C b'taħwid għal 5 sigħat.

Ġie ffiltrat u maħsul b'ilma dejonizzat ħames darbiet. Fl-aħħarnett, il-kampjun kien imnixxef f'120 ◦C għal 6 sigħat.

2.2.2. Preparazzjoni tas-CNOs

Pretrattament ta 'trasportatur tal-malji tal-istainless steel: malji tal-istainless steel SS316 tal-kejl ta'20 mm × 20 mm ġew imnaddfa ultrasonikament għal 30 min f'soluzzjoni 0.1 M HCl. Imbagħad, it-temi tqiegħdu f'reattur tal-kwarz tubulari.

Fwar tal-ilma li jġorr il-gass tan-nitroġenu (90 ◦Cwater fwar) ġie introdott fit-tubu tal-kwarz. It-tubu tal-kwarz kien imsaħħan għal 300 ◦Cfor 1 h. Il-wiċċ ta 'l-istainless steel intuża bħala trasportatur tal-katalizzatur wara trattament bħal dan.

Tagħbija tal-katalizzatur: Il-malji ta 'l-istainless steel ittrattati minn qabel ġew mgħaddsa f'soluzzjoni ta' nickeloxalate. L-aċidu ċitriku ġie miżjud b'taħwid għal siegħa. Is-soluzzjoni ġiet imsaħħan f'80 ◦C u finalment inbidel f'kollojde. Il-malji tal-kollojde u l-istainless steel kienu putinto a griġjol u kalċinat f'forn muffle (Zhonghuan, Tianjin, iċ-Ċina) f'900 ◦C (10 ◦C/min, fl-arja) għal 3 sigħat.

Fl-aħħarnett, inkisbet il-malji tal-istainless steel mgħobbija bil-katalizzatur.CVD katalitiku tal-metanu biex isiru CNOs [67]: Intuża wkoll reattur fis-sodda tal-gass solidu (Zhonghuan, Tianjin, iċ-Ċina). Il-katalizzatur tal-malji tal-istainless steel tqiegħed f'tubu tal-kwarz.

Intuża nitroġenu (30 mL/min) biex jitnaddaf ir-reattur f'temperatura tal-kamra għal siegħa, imbagħad it-temperatura żdiedet għat-temperatura ta 'reazzjoni ta' 900 ◦C u n-nitroġenu ġie mibdul għal metanu (30 mL/min) għal 8 sigħat għal qsim katalitiku. .

Fl-aħħar, il-metan inbidel lura għall-gass tan-nitroġenu, u r-reattur tkessaħ għat-temperatura tal-kamra. Fl-aħħarnett, il-katalizzatur tal-malji tal-istainlesssteel u s-CNOs ttieħdu. Purifikazzjoni tas-CNOs: L-ewwel ġie mgħarbel kampjun CNO biex jitneħħew il-partiċelli ħielsa tal-katalizzatur.

Imbagħad ġie mħallat ma 'HNO3 konċentrat u refluxed f'90 ◦C għal 40 siegħa. Wara d-dilwizzjoni u t-tkessiħ, ġie ċentrifugat f'4000 rpm għal 10 min u s-soluzzjoni tal-aċidu tneħħiet.

Is-CNOs li kien fadal ġew laħlaħ sew bl-użu ta 'ilma distillat diversi drabi sakemm laħaq pH newtrali. Fl-aħħarnett, is-CNOs purifikati ġew imnixxfa.

2.3. Preparazzjoni ta’ WPI Fibril–CNTs (jew CNOs)

WPI fibril–CNTs (jew CNOs) ġew sintetizzati bl-użu tal-metodu idrotermali. Is-CNTs (jew CNOs) b'konċentrazzjonijiet ta' {{0}}.05 wt.%, 0.10 wt.%, u 0.15 wt.% tħalltu f'ilma dejonizzat u ttrattati ultrasonikament għal 30 minuta biex ixerrdu kif ukoll possibbli.

L-istess volum ta 'soluzzjoni tal-fibril WPI ġie miżjud u mħallat b'taħwid manjetiku għal 30 min. It-taħlita mbagħad ġiet imferra fir-reattur awtoklavi (Hongchen, Xi'an, iċ-Ċina) għal reazzjoni idrotermali (80 ◦C, 20 h).

Wara, il-prodott tkessaħ sa temperatura tal-kamra, l-awtoklavi nfetaħ u t-taħlita ħarġet. Il-prodott kien imnixxef f'forn (60 ◦C) għal 48 siegħa.

For more information:1950477648nn@gmail.com