تعامل بین فیبریل‌های پروتئین آب پنیر با نانولوله‌های کربنی یا کربن نانو پیاز قسمت 2

2.4. شخصیت پردازی

میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM): مورفولوژی سطح و ساختار نمونه با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی JSM{0}F (JEOL، توکیو، ژاپن) تجزیه و تحلیل شد.

در سال های اخیر با پیشرفت مداوم علم و فناوری، مطالعات بیشتر و بیشتر نشان داده اند که میکروسکوپ های الکترونی تاثیر مثبتی در بهبود حافظه دارند. میکروسکوپ های الکترونی یک ابزار علمی مدرن هستند که از پرتوهای الکترونی برای اسکن سطح نمونه ها و به دست آوردن تصاویر با وضوح بالا استفاده می کنند. کاربردهای وسیعی مانند علم مواد، زیست پزشکی، نانوتکنولوژی و سایر زمینه ها دارد.

بنابراین، چگونه میکروسکوپ های الکترونی حافظه ما را بهبود می بخشد؟ اول از همه، میکروسکوپ های الکترونی می توانند ادراک بصری ما را تقویت کنند. از طریق ویژگی‌های تصویربرداری با وضوح بالا، ما را قادر می‌سازد تا جزئیات واضح‌تر و ظریف‌تری را ببینیم، در نتیجه توانایی‌های مشاهده و درک ما را بهبود می‌بخشد.

ثانیا، میکروسکوپ های الکترونی همچنین می توانند یادگیری و حافظه مغز ما را تقویت کنند. از آنجایی که میکروسکوپ‌های الکترونی پیشرفته به ما امکان می‌دهند ساختارها و بافت‌های ظریف‌تری را ببینیم، می‌توانیم این مطالب را بهتر درک کرده و به خاطر بسپاریم. به عنوان مثال، دیدن ساختار ظریف سلول های بیولوژیکی، ساختار شیمیایی پیچیده مواد شیمیایی و غیره، می تواند تأثیر عمیقی در مغز ما بگذارد و توانایی های یادگیری و حافظه ما را بهبود بخشد.

در نهایت، میکروسکوپ های الکترونی نیز می توانند به ما در انجام تحقیقات علمی و اکتشاف بهتر کمک کنند. از طریق مشاهده میکروسکوپ های الکترونی، می توانیم ساختار و ترکیب شیمیایی مواد و غیره را عمیقاً تجزیه و تحلیل کنیم تا به ما در درک بهتر ماهیت و اصول چیزها کمک کند و از این طریق به انباشت و اکتشاف دانش علمی پی ببریم.

به طور خلاصه، میکروسکوپ الکترونی برای شناخت و انباشت دانش انسان اهمیت زیادی دارد. می‌تواند توانایی‌های یادگیری و حافظه ما را بهبود بخشد، انباشت و توسعه دانش انسانی را ارتقا دهد و کمک‌های برجسته‌ای به توسعه و پیشرفت انسان داشته باشد. مشاهده می شود که ما باید حافظه خود را بهبود ببخشیم و سیستانچ دسرتیکولا می تواند حافظه را به میزان قابل توجهی بهبود بخشد زیرا سیستانچ دسرتیکولا یک ماده دارویی سنتی چینی با اثرات منحصر به فرد بسیاری است که یکی از آنها بهبود حافظه است. اثربخشی سیستانش دسرتیکولا از ترکیبات مختلف فعال موجود در آن ناشی می شود، از جمله اسید تانیک، پلی ساکاریدها، گلیکوزیدهای فلاونوئید و غیره. این مواد می توانند سلامت مغز را به طرق مختلف ارتقا دهند.

برای بهبود حافظه کوتاه مدت، روی دانستن کلیک کنید

عکس‌های SEM پس از اسپری شدن با طلا به مدت 10 دقیقه قبل از مشاهده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM، JEM{1}}، توکیو، ژاپن) واضح‌تر بودند. نمونه رقیق شده و به روش اولتراسونیک پراکنده شد. یک قطره محلول روی یک فیلم پشتیبانی کربن روی یک شبکه مسی قرار داده شد.

پس از 15 ثانیه، قسمت اضافی با کاغذ صافی جدا شد. پس از آن، یک قطره از اورانیل استات 2٪ روی شبکه ریخته شد و پس از 15 ثانیه دوباره خارج شد. میکروگراف‌های الکترونی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی JEOL (JEM{3}}، توکیو، ژاپن) با ولتاژ 100 کیلوولت گرفته شد.

طیف مادون قرمز تبدیل فوریه (FTIR): یک طیف سنج مادون قرمز تبدیل فوریه (Nicolet iS10, Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) استفاده شد. مواد کامپوزیت و برمید پتاسیم با نسبت جرمی 1:100 وزن شده و زیر لامپ مادون قرمز به مدت 10 دقیقه آسیاب شدند تا به طور یکنواخت مخلوط شوند.

پس از فشرده سازی، طیف FTIR ثبت شد. محدوده اسکن 400 تا 4000 سانتی متر-1 و وضوح 4 سانتی متر-1 بود. توکیو، ژاپن) با تنظیمات زیر: مس پرتو K، 40 کیلو ولت، 2θ از 5◦تا 80◦. طیف سنجی رامان: طیف رامان بر روی HORIBA HR800 (پاریس، فرانسه) با لیزر 514 نانومتر تعیین شد.

وزن سنجی حرارتی (TG): پایداری حرارتی کامپوزیت ها در هوا با استفاده از یک تحلیلگر حرارتی سنکرون NETZSCH STA449 F3 (Selb، آلمان) مشخص شد. محدوده گرمایش از 30 تا 700 درجه سانتیگراد و نرخ گرمایش 10 درجه سانتیگراد در دقیقه بود.

3. نتایج و بحث

3.1. فیبریل های WPI

محلول فیبریل WPI{0}} (بدون لسیتین) شفاف و بی رنگ بود (شکل 1(a1)). فیبرها را می توان از طریق انکسار دوگانه ورقه های پلاریزه مشاهده کرد. محلول فیبریل WPI{3}}(با لسیتین) قهوه ای بود (شکل 1(a2)).

به دلیل رنگ تیره آنها، مشاهده فیبریل ها از طریق صفحات دوشکستگی دشوار بود. وانگ و همکاران گزارش کردند که محلول فیبریل کنسانتره پروتئین آب پنیر (WPC، حاوی لسیتین) به تدریج از زرد روشن به قهوه ای تیره در عرض 5 ساعت (80◦C، pH 1.8) تغییر کرد.

آنها معتقد بودند که واکنش Maillard رخ می دهد، زیرا پپتیدهای کوچکی که توسط هیدرولیز WPC در طول تشکیل فیبریل ها تشکیل می شوند [68]. در این مطالعه، محلول های WPI با یا بدون لسیتین هر دو برای تهیه محلول فیبریل WPI استفاده شدند.

این اولین بار است که کسی ثابت می کند که قهوه ای شدن به دلیل واکنش Maillard با پپتیدها نیست، در حالی که لسیتین دلیل قهوه ای شدن WPI در تهیه فیبریل ها بود.

نتایج TEM برای فیبرهای WPI-1 (کسر جرمی پروتئین 97.80٪، بدون لسیتین) و WPI{3}} (کسر جرمی پروتئین 90.39٪، حاوی لسیتین) در شکل 1b,c نشان داده شده است. مشاهده می شود که فیبریل ها به طور تصادفی در محلول توزیع شده اند.

طول فیبریل های WPI حدود 2 میکرومتر بود. مانتوانی و همکاران اثرات لسیتینون سویا بر تشکیل فیبریل های پروتئین آب پنیر را ارزیابی کرد. در طی عملیات حرارتی، سویا لسیتین اثر قابل توجهی بر سرعت تشکیل فیبریل یا ساختار ثانویه پروتئین نداشت [69].

نتایج در شکل 1c نشان می دهد که فیبریل های تهیه شده با استفاده از لسیتین حاوی WPI دارای تراکم و رنگ تیره خاصی هستند که نشان می دهد لسیتین ممکن است به طور یکنواخت به فیبرهای WPI بچسبد و رنگ محلول فیبریل را تیره تر کند.

این با مشاهدات قبلی که لسیتین می تواند رنگ WPI را تیره کند، مطابقت دارد.

3.2. CNT ها و CNO ها

شکل های 2a و b به ترتیب تصاویر TEM و HR-TEM CNT ها را نشان می دهند. قطر نانولوله های کربنی حدود 30 نانومتر، با دیواره های گرافیتی چند لایه بود. کاتالیزور La2NiO4 قبل از ترک خوردن متان توسط هیدروژن کاهش یافت.

پس از کاهش، ساختارهای مرتب شده "--La--Ni{--La--Ni--" بر روی سطح کاتالیزور پروسکایت مانند تشکیل شد (: فضای خالی اکسیژن) . جای خالی اکسیژن مکانی را برای جذب متان در سطح ایجاد کرد.

سپس پیدا شد که ترک خوردگی متان در سایت‌های Ni در نزدیکی فضای خالی اکسیژن رخ می‌دهد. تجمع ذرات نیکل و وجود غلظت بالایی از کاتالیزورهای نیکل نانو فلزی را در سطح تضمین کرد. نانو نیکل شرط لازم برای رشد نانولوله‌های کربنی بود [70].

شکل 2c و d به ترتیب تصاویر TEM و HR-TEM CNO ها را نشان می دهد. پس از خالص سازی، تعدادی از هسته های پیاز کربن توخالی شدند. هسته های توخالی تقریباً 100 نانومتر قطر داشتند. تصاویر HR-TEM به وضوح ساختار گرافیتی چند لایه CNO ها را نشان می دهد. آلیاژ Fe-Ni مرکز هسته‌زایی نانو پیاز کربنی بود. متان ابتدا بر روی Fe-Ni به اتم های کربن تجزیه شد.

اتم های کربن در آلیاژ نفوذ کردند تا کاربیدهای فلزی را تشکیل دهند. در اطراف کاتالیزورهای کاربید فلزی، متان بیشتر ترک خورد و یک ساختار گرافیتی چند لایه را تشکیل داد [67].

از تصاویر HR-TEM مشاهده شد که در CNT ها، لایه های گرافیتی دقیقاً موازی یکدیگر نیستند که نشان دهنده وجود نقص است. در CNO ها، برخی از شبکه های پوسته کربن گرافیتی کاملاً بسته نشده بودند، که نشان دهنده وجود نقص بیشتر است.

3.3. کامپوزیت های فیبریل-CNT (CNOs) WPI

به طور کلی، کامپوزیت های فیبریل-CNT (یا CNO) WPI ساختار کلوئیدی نسبتا یکنواختی را نشان دادند، همانطور که در شکل 3 مشاهده می شود.

فیبریل‌های پروتئینی آمفی‌فیل بودند، که می‌توانستند به طور موثری جذب و به سطوح گرافیت نانوذرات کربن متصل شوند و حلالیت و زیست سازگاری مورد نیاز در آب را فراهم کنند [71،72].

از آنجایی که فیبریل های پروتئین آب پنیر نیز آمفی دوست بودند، این به حل مشکل پراکندگی مربوط به CNT ها و CNO ها کمک کرد.

برای نمونه فیبریل-CNT WPI (CNTs: 0.05 wt.%)، همانطور که در شکل 3a مشاهده می شود، چند ذره CNT تجمع یافته در کلوئیدی مشاهده شد. برخی از مطالعات گزارش کردند که پروتئین آب پنیر می تواند یک پراکنده کارآمد و انتخابی برای CNT با قطرهای خاص باشد.

محل‌های اتصال فعال احتمالی روی سطوح پروتئین آب پنیر تطابق بهتری با انحنای CNT‌های خاص داشتند [54]. حدس زده شد که در کامپوزیت‌های با غلظت‌های بالاتر از CNT‌ها، تجمع ممکن است رخ دهد.

با افزودن CNT ها یا CNO های بیشتر، ویسکوزیته کامپوزیت ها افزایش یافت. پس از خشک شدن ژل های نانوکامپوزیت فیبریل-کربن WPI، فیبریل-CNT های WPI کمتر یکنواخت اما براق تر از فیبریل-CNO های WPI بودند (شکل 3c,f).

فیبریل-CNOs WPI می‌تواند مواد بیوفیلم کاربردی را ارائه دهد. از شکل 3a،d، می‌توان مشاهده کرد که نانومواد فیبریل-کربن WPI همه به صورت یکنواخت ژل شده بودند. قبل از اینکه نانومواد کربن اضافه شوند، محلول های فیبریل WPI در این غلظت پروتئین ژلاتینی نبودند. نه تک تک CNT ها و نه CNO ها در محلول آب ژلاتینی نبودند.

بدون فرآیند هیدروترمال، مخلوط فیبریل‌های WPI و CNT‌ها (فیبریل‌های WPI و CNOs) ژل نبودند. تنها زمانی که کامپوزیت ها تحت یک فرآیند هیدروترمال قرار گرفتند، کلوئیدی شدند. برخی از نویسندگان گزارش کرده اند که هیدروژل های مبتنی بر آمیلوئید فیبریل می توانند از نظر خواص فیزیکی و ساختاری در حضور CNT ها تغییر کنند [73].

این بدان معنی است که فیبرهای پروتئین و CNT ها تحت شرایط خاصی برهم کنش دارند. تشکیل ژل ممکن است به دلیل عوامل زیر باشد: (1) ساختار فیبریل فیبرهای WPI می تواند تشکیل ژل را تقویت کند. (ب) حرارت و فشار در طول فرآیند هیدروترمال در اتوکلاو ممکن است به ژلاتینه شدن کامپوزیت کمک کند. (iii) مواد کربنی دارای سطوح دارای بار منفی هستند که با فیبریل های پروتئینی دارای بار مثبت برای تشکیل ژل برهمکنش می کنند، که احتمال تشکیل فیلم را نشان می دهد [32]. شکل 4a، e تصاویر SEM فیبریل-CNT های WPI و فیبریل-CNOs WPI را نشان می دهد.

ترمورفولوژی CNT ها و CNO های پراکنده را می توان مشاهده کرد. پراکندگی WPIfibril-CNOs (شکل 4e) بهتر از WPI fibril-CNTs بود (شکل 4a)، از اطلاعات موجود در شکل 3 پشتیبانی می کند. فیبریل های WPI و CNT ها را می توان مشاهده کرد. به طور مشابه، فیبریل‌های WPI و CNO نیز وجود داشتند.

هیچ آسیب آشکاری در CNT ها یا CNO ها پس از هیبریداسیون با فیبرهای WPI مشاهده نشد (شکل 4c,g). با این حال، کاهش قابل توجهی در طول فیبریل WPI در کامپوزیت ها را می توان در شکل 4d,h مشاهده کرد.

طول فیبریل های WPI از 2 میکرومتر به حدود 200 نانومتر در هر دو کامپوزیت WPI fibril-CNT و WPI fibril-CNO کوتاه شد. فیبرهای کوتاه خوشه های کوچکی را تشکیل دادند.

دلایل احتمالی این امر به شرح زیر است: (1) تخریب نیروی بین مولکولی فیبرها تحت فشار بخار در اتوکلاو؛ (ب) حرکت براونی نانوذرات کربن تحت فشار نیز ممکن است باعث شکستن فیبرهای WPI شود. (iii) بسته‌های فیبریل تا شده نزدیک به نقطه عطف فیبریل‌های WPI تحریف شده و از بین رفتند [74،75].

این نتایج نشان می‌دهد که CNTها و CNOها ممکن است فیبرهای WPI را از بین ببرند و فیبروز پروتئینی بیشتر را تحت شرایط هیدروترمال مهار کنند.

با استفاده از شبیه‌سازی مولکولی، محققان گزارش دادند که نانولوله‌های کربنی و فولرن از تشکیل ساختار ثانویه الیگومرهای آمیلوئید پپتیدی جلوگیری کردند [76-78]. شکل 5 نتایج FTIR را برای نانوکامپوزیت‌های فیبریل-کربن WPI نشان می‌دهد.

به طور کلی، واضح بود که سیگنال‌های گروه عملکردی در فیبریل‌های WPI-CNO قوی‌تر از سیگنال‌های فیبریل-CNT‌های WPI هستند، که نشان‌دهنده تعامل قوی‌تری بین فیبریل‌های WPI و CNO هستند.

این ممکن است برای پراکندگی CNOs و تشکیل یک ژل همگن مفید باشد. این نتیجه با مشاهده بصری مطابقت داشت. اوج ارتعاش کششی گروه هیدروکسیل در 3500 سانتی متر-1 ظاهر شد، و اوج ارتعاش کششی N-H از باند آمید I در حدود 3280 سانتی متر-1 ظاهر شد. اوج بین 3000 و 2800 سانتی متر در 1، ارتعاش کششی پیوند C-H است.

باند جذب در 1400-1300 سانتی متر-1 را می توان به ارتعاش زاویه متغیر ارتعاشات C-H و C-OH نسبت داد. محدوده 1260 تا 1000 سانتی متر-1 توسط ارتعاش کششی C-OH ایجاد شد. در یک محلول آبی اسیدی، انتقال گروه های هیدروکسیل روی سطح برای CNT ها و CNO ها آسان تر بود [79].

پیک های مشخصه طیف FTIR را می توان برای تجزیه و تحلیل نه تنها گروه های عملکردی کامپوزیت ها، بلکه ساختارهای ثانویه پروتئین ها نیز مورد استفاده قرار داد.

از شکل 5 می توان دریافت که انواع ارتعاش باند آمید به شرح زیر است: اوج ارتعاش کششی باند آمید I C=O (1640 سانتی متر-1)، ارتعاش خمشی باند آمید II در صفحه NH، و مشخصه اوج جذب ارتعاش کششی C-N (1570-1520 سانتی متر-1).

الگوهای اوج باندهای آمید I و باندهای II تحت تأثیر ساختار زنجیره جانبی پروتئین قرار نگرفتند، بلکه فقط تحت تأثیر ساختار ثانویه آن قرار گرفتند. تغییر در ساختار ثانویه پروتئین با مقایسه طیف های ناحیه باند آمید I [80] مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. باند آمید II ارتباط پیوند هیدروژنی بین مولکولی یا درون مولکولی را با حساسیت منعکس می کند.

For more information:1950477648nn@gmail.com