Peynir Altı Suyu Protein Fibrilleri ile Karbon Nanotüpler veya Karbon Nano-Soğanlar Arasındaki Etkileşim Bölüm 2

2.4. Karakterizasyon

Taramalı elektron mikroskobu (SEM): Numunenin yüzey morfolojisi ve yapısı, bir JSM-7100F taramalı elektron mikroskobu (JEOL, Tokyo, Japonya) kullanılarak analiz edildi.

Son yıllarda bilim ve teknolojinin sürekli gelişmesiyle birlikte, giderek daha fazla çalışma, elektron mikroskoplarının hafızayı geliştirmede olumlu etkisi olduğunu ortaya koydu. Elektron mikroskopları, numunelerin yüzeyini taramak ve yüksek çözünürlüklü görüntüler elde etmek için elektron ışınlarını kullanan modern bir bilimsel araçtır. Malzeme bilimi, biyotıp, nanoteknoloji ve diğer alanlar gibi geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir.

Peki elektron mikroskopları hafızamızı nasıl geliştirir? Her şeyden önce elektron mikroskopları görsel algımızı geliştirebilir. Yüksek çözünürlüklü görüntüleme özelliği sayesinde detayları daha net ve ince görmemizi sağlayarak gözlem ve algılama yeteneğimizi geliştirir.

İkincisi, elektron mikroskopları beynimizin öğrenmesini ve hafızasını da geliştirebilir. Gelişmiş elektron mikroskopları daha hassas yapı ve dokuları görmemizi sağladığı için bu içerikleri daha iyi anlayıp hatırlayabiliyoruz. Örneğin biyolojik hücrelerin ince yapısını, kimyasal maddelerin karmaşık kimyasal yapısını vb. görmek beynimizde derin bir etki bırakabilir, öğrenme ve hafıza yeteneklerimizi geliştirebilir.

Son olarak elektron mikroskopları daha iyi bilimsel araştırma ve keşifler yapmamıza da yardımcı olabilir. Elektron mikroskoplarının gözlemlenmesi yoluyla, nesnelerin özünü ve ilkelerini daha iyi anlamamıza yardımcı olmak için malzemelerin yapısını ve kimyasal bileşimini vb. derinlemesine analiz edebiliriz, böylece bilimsel bilginin birikimini ve araştırılmasını gerçekleştirebiliriz.

Özetle, elektron mikroskobu insan bilişi ve bilgi birikimi açısından büyük önem taşımaktadır. Öğrenme ve hafıza yeteneklerimizi geliştirebilir, insan bilgisinin birikimini ve gelişimini teşvik edebilir ve insanlığın gelişimine ve ilerlemesine olağanüstü katkılar sağlayabilir. Hafızamızı geliştirmemiz gerektiği görülebilir ve Cistanche Deserticola hafızayı önemli ölçüde geliştirebilir çünkü Cistanche Deserticola birçok benzersiz etkiye sahip geleneksel bir Çin tıbbi malzemesidir ve bunlardan biri hafızayı geliştirmektir. Cistanche Deserticola'nın etkinliği, tanik asit, polisakkaritler, flavonoid glikozitler vb. dahil olmak üzere içerdiği çeşitli aktif bileşenlerden gelir. Bu bileşenler, beyin sağlığını çeşitli şekillerde geliştirebilir.

Kısa süreli hafızayı geliştirmek için Bil'e tıklayın

SEM fotoğrafları, bir transmisyon elektron mikroskobu (TEM, JEM-2010, Tokyo, Japonya) kullanılarak gözlemlenmeden önce 10 dakika boyunca altınla püskürtüldükten sonra daha net hale geldi. Numune seyreltildi ve ultrasonik olarak dağıtıldı. Bakır ızgara üzerindeki karbon destek filmi üzerine bir çözelti damlacığı damlatıldı.

15 saniye sonra filtre kağıdı ile fazla kısım uzaklaştırıldı. Daha sonra ızgaraya %2'lik bir uranil asetat damlacığı damlatıldı ve 15 saniye sonra tekrar çıkarıldı. Elektron mikrografları, 100 kV'ta çalışan bir JEOL elektron mikroskobu (JEM-2010, Tokyo, Japonya) kullanılarak alındı.

Fourier dönüşümü kızılötesi spektrumu (FTIR): Bir Fourier dönüşümü kızılötesi spektrometresi (Nicolet iS10, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, ABD) kullanıldı. Kompozit malzeme ve potasyum bromür, 1:100 kütle oranında tartıldı ve eşit şekilde karışmalarını sağlamak için 10 dakika boyunca kızılötesi lamba altında öğütüldü.

Sıkıştırmanın ardından FTIR spektrumları kaydedildi. Tarama aralığı 400~4000 cm−1 ve çözünürlük 4 cm−1 idi. X-ışını kırınımı (XRD): Kompozitlerin kristal yapıları, bir MAXima-X XRD-7000 X-ışını kırınım ölçeri ( Tokyo, Japonya) aşağıdaki ayarlarla yapılmıştır: Cu K - ışını, 40 kV, 2θ, 5°'den 80°'ye. Raman spektroskopisi: Raman spektrumları, 514 nm lazerli bir HORIBA HR800 (Paris, Fransa) üzerinde belirlendi.

Termogravimetri (TG): Kompozitlerin havadaki termal stabilitesi, bir NETZSCH STA449 F3 senkron termal analiz cihazı (Selb, Almanya) kullanılarak karakterize edildi. Isıtma aralığı 30 ila 700 ◦C arasındaydı ve ısıtma hızı 10 ◦C/dak idi.

3. Sonuçlar ve Tartışma

3.1. TEFE Fibrilleri

WPI-1 (lesitin içermeyen) fibril çözeltisi şeffaf ve renksizdi (Şekil 1(a1)). Lifler, polarize tabakaların çift kırılması yoluyla gözlemlenebiliyordu. WPI-2(lesitinli) fibril çözeltisi kahverengiydi (Şekil 1(a2)).

Koyu renklerinden dolayı fibrilleri çift kırılma tabakaları aracılığıyla gözlemlemek zordu. Wang ve diğerleri. peynir altı suyu proteini konsantresi (WPC, lesitin içeren) fibril solüsyonunun 5 saat içinde (80 ◦C, pH 1.8) kademeli olarak şeffaf açık sarıdan koyu kahverengiye dönüştüğünü bildirdi.

Fibrillerin oluşumu sırasında WPC hidrolizi ile küçük peptitler oluştuğundan Maillard reaksiyonunun meydana geldiğine inandılar [68]. Bu çalışmada, WPI fibril çözeltisini hazırlamak için lesitinli veya lesitinsiz WPI çözeltileri kullanıldı.

Bu, kahverengileşmenin peptidlerle Maillard reaksiyonundan kaynaklanmadığını, fibrillerin hazırlanmasında WPI'nin kahverengileşmesinin nedeninin lesitin olduğunu ilk kez kanıtlayan zamandır.

WPI-1 (protein kütle oranı %97,80, lesitin olmadan) ve WPI-2 (protein kütle oranı %90,39, lesitin içeren) fibrilleri için TEM sonuçları Şekil 1b,c'de gösterilmektedir. Liflerin çözelti içerisinde rastgele dağıldığı görülmektedir.

WPI fibrillerinin uzunluğu yaklaşık 2 um idi. Mantovani ve ark. soya fasulyesi lesitininin peynir altı suyu protein fibrillerinin oluşumu üzerindeki etkilerini değerlendirdi. Isıl işlem sırasında soya fasulyesi lesitininin fibril oluşum hızı veya protein ikincil yapı uyumu üzerinde önemli bir etkisi olmamıştır [69].

Şekil 1c'deki sonuçlar, WPI içeren lesitin kullanılarak hazırlanan fibrillerin belirli bir topaklaşmaya ve koyu renge sahip olduğunu gösterir; bu, lesitin'in WPI fibrillerine eşit şekilde yapışarak fibril çözeltisinin rengini daha koyu hale getirebileceğini gösterir.

Bu, lesitin'in WPI'nin rengini koyulaştırabileceğine dair önceki gözlemle tutarlıdır.

3.2. CNT'ler ve CNO'lar

Şekil 2a ve b, sırasıyla CNT'lerin TEM ve HR-TEM görüntülerini göstermektedir. Çok katmanlı grafit duvarlara sahip CNT'lerin çapı yaklaşık 30 nm idi. La2NiO4 katalizörü, metan parçalanmasından önce hidrojen ile indirgendi.

İndirgemenin ardından perovskit benzeri katalizör yüzeyinde "--La--Ni--La--Ni--" sıralı yapılar oluştu (: oksijen boşluğu) . Oksijen boşluğu yüzeyde metanın soğurulması için bir yer sağladı.

Daha sonra metan çatlamasının oksijen boşluğu yakınındaki Ni bölgelerinde meydana geldiği bulundu. --La--Ni--La--Ni--'nin yapısı engellendi Ni parçacıklarının toplanması ve yüzeyde yüksek konsantrasyonda nanometal Ni katalizörlerinin varlığını garantiledi. Nano-Ni, CNT'lerin büyümesi için gerekli bir koşuldu [70].

Şekil 2c ve d, sırasıyla CNO'ların TEM ve HR-TEM görüntülerini göstermektedir. Saflaştırmanın ardından bazı karbon soğan çekirdeklerinin içi boş hale geldi. İçi boş çekirdeklerin çapı yaklaşık 100 nm olarak ölçüldü. HR-TEM görüntüleri, CNO'ların çok katmanlı grafitleştirilmiş yapısını açıkça gösterdi. Fe-Ni alaşımı, karbon nano soğan oluşumunun çekirdeklenme merkeziydi. Metan ilk olarak Fe-Ni üzerinde karbon atomlarına ayrıştırıldı.

Karbon atomları alaşıma nüfuz ederek metal karbürler oluşturdu. Metal karbür katalizörlerin çevresinde metan daha da kırıldı ve çok katmanlı bir grafit yapı oluşturdu [67].

HR-TEM görüntülerinden CNT'lerde grafit katmanlarının birbirine tam olarak paralel olmadığı gözlendi, bu da kusurların varlığına işaret ediyor. CNO'larda bazı grafit karbon kabuk ağları mükemmel şekilde kapatılmamıştı, bu da daha fazla kusurun varlığına işaret ediyordu.

3.3. WPI Fibril-CNT (CNO'lar) Kompozitleri

Genel olarak, WPI fibril-CNT (veya CNO) kompozitleri, Şekil 3'te görüldüğü gibi nispeten tekdüze koloidal yapılar göstermiştir. CNT'lerin ve CNO'ların yüksek derecede hidrofobik yüzeyleri nedeniyle, orijinal formlarında suda kendiliğinden dağılmaları zordu.

Proteinfibriller, karbon nanoparçacıklarının grafit yüzeylerini etkili bir şekilde adsorbe edebilen ve onlara bağlanabilen, gerekli suda çözünürlük ve biyouyumluluğu sağlayan amfifiliktir [71,72].

Peynir altı suyu proteini fibrilleri aynı zamanda amfifilik olduğundan, bu, CNT'ler ve CNO'larla ilgili dağılım sorununun çözülmesine yardımcı oldu.

WPI fibril-CNT numunesi için (CNT'ler: ağırlıkça %0.05), Şekil 3a'da görüldüğü gibi, koloidalde birkaç topaklaşmış CNT parçacığı gözlendi. Bazı çalışmalar peynir altı suyu proteininin belirli çaplardaki CNT'ler için etkili ve seçici bir dağıtıcı olabileceğini bildirmiştir.

Peynir altı suyu proteini yüzeylerindeki olası aktif bağlanma bölgeleri, belirli CNT'lerin eğrilikleriyle daha iyi bir eşleşmeye sahipti [54]. Daha yüksek CNT konsantrasyonlarına sahip kompozitlerde topaklanmaların meydana gelebileceği tahmin edildi.

Daha fazla CNT veya CNO eklenmesiyle kompozitlerin viskozitesi arttı. WPI fibril-karbon nanokompozit jellerinin kurutulmasından sonra, WPI fibril-CNT'ler WPI fibril-CNO'lardan daha az düzgün fakat daha parlaktı (Şekil 3c,f).

WPI fibril-CNO'lar ideal fonksiyonel biyo-film malzemeleri olabilir. Şekil 3a,d'den, WPI fibril-karbon nanomateryallerinin hepsinin eşit şekilde jelleştiği görülebilir. Karbon nanomateryalleri eklenmeden önce WPI fibril çözeltileri bu protein konsantrasyonunda jelatinimsi değildi. Ne bireysel CNT'ler ne de CNO'lar su çözeltisinde jelatinimsi değildi.

Hidrotermal bir işlem olmadan, WPI fibrilleri ve CNT'lerin (WPI fibrilleri ve CNO'lar) karışımları jel değildi. Kompozitler ancak hidrotermal işleme tabi tutulduğunda koloidal hale geldi. Bazı yazarlar, amiloidfibril bazlı hidrojellerin, CNT'lerin varlığında hem fiziksel hem de yapısal özellikler açısından değiştirilebileceğini bildirmiştir [73].

Bu, protein fibrillerinin ve CNT'lerin belirli koşullar altında etkileşime girdiği anlamına gelir. Jel oluşumu aşağıdaki faktörlere bağlı olabilir: (i) WPI fibrillerinin fibril yapısı jel oluşumunu destekleyebilir; (ii) otoklavdaki hidrotermal işlem sırasındaki ısıtma ve basınç, kompozit jelatinata yardımcı olabilir; (iii) karbon nanomalzemeler negatif yüklü yüzeylere sahiptir, bunlar pozitif yüklü protein fibrilleri ile etkileşime girerek jeller oluşturur, bu da film oluşumu olasılığını akla getirir [32]. Şekil 4a,e, WPI fibril-CNT'lerin ve WPI fibril-CNO'ların SEM görüntülerini gösterir.

Dağınık CNT'lerin ve CNO'ların morfolojisi gözlemlenebilir. WPIfibril-CNO'ların (Şekil 4e) dağılımı, WPI fibril-CNT'lerden (Şekil 4a) daha iyiydi, bu da Şekil 3'teki bilgileri destekliyordu. WPI fibril-CNT'lerin (Şekil 4b) ve WPI fibril-CNO'ların (Şekil 4f) TEM görüntülerinde , WPI fibrilleri ve CNT'ler gözlemlenebilir; benzer şekilde WPI fibrilleri ve CNO'lar da mevcuttu.

WPI fibrilleri ile hibridizasyondan sonra CNT'lerde veya CNO'larda belirgin bir hasar gözlenmedi (Şekil 4c,g). Ancak kompozitlerdeki WPI fibrillerinin uzunluğunda önemli bir azalma Şekil 4d,h'de görülebilir.

WPI fibrillerinin uzunlukları, hem WPI fibril-CNT hem de WPI fibril-CNO kompozitlerinde 2 µm'den yaklaşık 200 nm'ye kısaltılmıştır. Kısa fibriller küçük kümeler oluşturmuştur.

Bunun olası nedenleri şunlardır: (i) otoklavda buhar basıncı altında fibrillerin moleküller arası kuvvetinin tahrip olması; (ii) karbon nanopartiküllerinin basınç altında Brownian hareketi de WPI fibrillerinin bozulmasına neden olabilir; (iii) WPIfibrillerin dönüm noktasına yakın katlanmış fibril demetleri bozuldu ve yok edildi [74,75].

Bu sonuçlar, CNT'lerin ve CNO'ların WPI fibrillerini yok edebileceğini ve hidrotermal koşullar altında daha fazla protein fibrozisini engelleyebileceğini göstermektedir. Bu bulgu, gelecekte organ fibrozisi ve in vivo protein fibrozisinin hedefe yönelik tedavisinde önemli bir araştırma değerine sahip olabilir.

Araştırmacılar, molekül simülasyonu kullanarak, karbon nanotüplerin ve fullenin, amiloid-peptid oligomerlerinin ikincil yapı oluşumunu önlediğini bildirdiler [76-78]. Şekil 5, WPI fibril-karbon nanokompozitleri için FTIR sonuçlarını göstermektedir.

Genel olarak WPI fibril-CNO'lar üzerindeki fonksiyonel grup sinyallerinin WPI fibril-CNT'lerdekilerden daha güçlü olduğu açıktı; bu da WPI fibrilleri ile CNO'lar arasında daha güçlü bir etkileşim olduğunu ortaya koyuyor.

Bu, CNO'ların dağılmasına ve homojen bir jel oluşturulmasına faydalı olabilir. Bu sonuç görsel gözlemle tutarlıydı. Hidroksil grubunun esneme titreşim zirvesi 3500 cm-1'de ortaya çıktı ve amid I bandının N-H'sinin esneme titreşim zirvesi yaklaşık 3280 cm-1'de ortaya çıktı. 3000 ile 2800 cm-1 arasındaki zirve, C-H bağının gerilme titreşimiydi.

1400–1300 cm−1'deki soğurma bandı, C–H ve C–OH titreşimlerinin değişken açılı titreşimine bağlanabilir. 1260~1000 cm−1 aralığına C–OH gerilme titreşimi neden olmuştur. Asidik sulu bir çözeltide, CNT'lerin ve CNO'ların yüzeyde hidroksil gruplarını taşıması daha kolaydı [79].

FTIR spektrumlarının karakteristik pikleri yalnızca kompozitlerin fonksiyonel gruplarını değil aynı zamanda proteinlerin ikincil yapılarını da analiz etmek için kullanılabilir.

Şekil 5'te amid bandının titreşim türlerinin şu şekilde olduğu görülmektedir: amid I bandı C=O (1640 cm−1) esneme titreşim zirvesi, amid II bandının NH düzleminde bükülme titreşimi ve karakteristik C–N gerilme titreşiminin soğurma zirvesi (1570–1520 cm−1).

Amit I bantları ve II bantlarının tepe modelleri, proteinin yan zincir yapısından değil, yalnızca ikincil yapısından etkilenmiştir. Protein ikincil yapısındaki değişiklik, amid I bant bölgesinin spektrumları karşılaştırılarak analiz edildi [80]. Amit II bandı, moleküller arası veya molekül içi hidrojen bağı ilişkisini duyarlı bir şekilde yansıtıyordu.

For more information:1950477648nn@gmail.com