Η αλληλεπίδραση μεταξύ ινιδίων πρωτεΐνης ορού γάλακτος με νανοσωλήνες άνθρακα ή νανο-κρεμμύδια άνθρακα Μέρος 3

Οι δευτερεύουσες δομές των πρωτεϊνών ήταν κυρίως με τις μορφές της - έλικας, - πτυχής, - περιστροφής και τυχαίας σπείρας. Τα ινίδια WPI αποτελούνταν από τις δευτερογενείς πρωτεϊνικές δομές.

Η άλφα έλικα είναι μια ειδική ελικοειδής δομή σε μόρια DNA που μπορεί να αποθηκεύσει γενετικές πληροφορίες στο σώμα μας. Η μνήμη είναι μια πολύ σημαντική γνωστική ικανότητα στον ανθρώπινο εγκέφαλο, η οποία καθορίζει τι μπορούμε να θυμηθούμε και να ξεχάσουμε.

Ωστόσο, πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι εξακολουθεί να υπάρχει μια ορισμένη συσχέτιση μεταξύ της άλφα έλικας και της μνήμης. Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι σε ένα υγιές ανθρώπινο σώμα, υπάρχει μια ορισμένη σχέση μεταξύ του περιεχομένου της άλφα έλικας και της ποιότητας της μνήμης. Ειδικά:

Πρώτον, ένας μεγάλος αριθμός μελετών έχει δείξει ότι το περιεχόμενο της άλφα έλικας μπορεί να επηρεάσει το ανθρώπινο ανοσοποιητικό σύστημα, βελτιώνοντας έτσι την υγεία του σώματος. Ταυτόχρονα, η επαρκής διατροφή και η άσκηση μπορούν επίσης να βοηθήσουν στη σύνθεση και τη σταθερότητα της άλφα έλικας στο σώμα μας.

Δεύτερον, η γενετική πληροφορία που μεταφέρεται στην άλφα έλικα είναι επίσης η πηγή της μνήμης μας. Περαιτέρω έρευνα δείχνει ότι καθώς αυξάνεται η περιεκτικότητα σε άλφα έλικα στο σώμα, η μνήμη μας θα βελτιωθεί ανάλογα. Αυτό το φαινόμενο μπορεί να οφείλεται στο ότι οι γενετικές πληροφορίες στην άλφα έλικα μπορούν να επιταχύνουν τον μεταβολισμό και τη μετάδοση νευρικών σημάτων στον ανθρώπινο εγκέφαλο, βελτιώνοντας έτσι τη μνήμη και την ικανότητα μάθησης.

Τέλος, ορισμένες μελέτες έχουν δείξει επίσης ότι η άλφα έλικα μπορεί να επηρεάσει τη συναισθηματική και ψυχολογική κατάσταση του σώματός μας. Ειδικά στην περίπτωση του χρόνιου στρες, τα άτομα με ανεπαρκείς έλικες άλφα τείνουν να αισθάνονται πιο ανήσυχοι και νευρικοί, ενώ οι πλούσιες έλικες άλφα αναμένεται να ανακουφίσουν αυτή την αλλαγή της διάθεσης.

Συνοψίζοντας, οι άλφα έλικες σχετίζονται στενά με τη μνήμη. Δεν μπορούν μόνο να επηρεάσουν τη σωματική μας υγεία αλλά και άμεσα ή έμμεσα να επηρεάσουν τη γνώση, τα συναισθήματα και την ψυχολογική μας κατάσταση. Ως εκ τούτου, θα πρέπει να επικεντρωθούμε στη διατήρηση υγιεινών διατροφικών συνηθειών και συνηθειών άσκησης στην καθημερινή μας ζωή, καθώς και στην ενεργή άσκηση του εγκεφάλου μας, για να βελτιώσουμε τη σύνθεση της άλφα έλικας και τις ικανότητες μνήμης. Μπορεί να φανεί ότι πρέπει να βελτιώσουμε τη μνήμη μας και το Cistanche deserticola μπορεί να βελτιώσει σημαντικά τη μνήμη μας, επειδή το Cistanche deserticola έχει αντιοξειδωτικά, αντιφλεγμονώδη και αντιγηραντικά αποτελέσματα, τα οποία μπορούν να βοηθήσουν στη μείωση των οξειδωτικών και φλεγμονωδών αντιδράσεων στον εγκέφαλο, προστατεύοντας έτσι την υγεία του νευρικού συστήματος. Επιπλέον, το Cistanche deserticola μπορεί επίσης να προωθήσει την ανάπτυξη και την επισκευή των νευρικών κυττάρων, ενισχύοντας έτσι τη συνδεσιμότητα και τη λειτουργία των νευρωνικών δικτύων. Αυτά τα αποτελέσματα μπορούν να βοηθήσουν στη βελτίωση της μνήμης, της ικανότητας μάθησης και της ταχύτητας σκέψης και μπορούν επίσης να αποτρέψουν την εμφάνιση γνωστικής δυσλειτουργίας και νευροεκφυλιστικών ασθενειών.

Κάντε κλικ στα συμπληρώματα γνώσης για να βελτιώσετε τη μνήμη

Για τα ινίδια WPI-CNTs, η κορυφή δόνησης τάνυσης της ζώνης αμιδίου Ι δεν άλλαξε σημαντικά με την αύξηση των CNTs, γεγονός που αποκάλυψε ότι η δευτερεύουσα δομή των ινιδίων WPI δεν επηρεάζεται από την προσθήκη περισσότερων CNTs.

Για τα ινίδια WPI-CNO (Εικόνα 5β), με πρόσθετη περιεκτικότητα σε CNO, η κορυφή δόνησης τάνυσης της ζώνης θεαμίδης Ι άλλαξε πιο σημαντικά, υπονοώντας ότι τα CNO είχαν μεγάλη επίδραση στη δευτερογενή δομή των ινιδίων WPI.

Συγκρίνοντας το Σχήμα 5α με το Σχήμα 5β, το CNO είχε ισχυρότερες αλληλεπιδράσεις με τα ινίδια WPI και άλλαξε πιο σημαντικά όσον αφορά τη δευτερογενή δομή της πρωτεΐνης από τα CNT. Το σχήμα 6 δείχνει τα πρότυπα XRD των νανοσύνθετων ινιδίων WPI-άνθρακα.

Τα CNTs και CNOs είχαν δομή γραφίτη σε στρώσεις και οι κορυφές περίθλασής τους ήταν παρόμοιες. Κανονικά, υπήρχαν κορυφές περίθλασης στα 2θ=26.6◦ και 44.1◦, που αντιστοιχούν στις χαρακτηριστικές κορυφές του γραφίτη στο (002) και (101), αντίστοιχα. Στο Σχήμα 6, τα σύνθετα εμφάνισαν κορυφές πρωτεϊνικής περίθλασης κοντά στις γωνίες περίθλασης 2θ=9◦ και 19◦.

Στο Σχήμα 6α, για τα ινίδια WPI-CNTs, οι κορυφές περίθλασης των CNTs ήταν πολύ αδύναμες. Ο λόγος θα μπορούσε να είναι ότι τα περισσότερα CNT ήταν τυλιγμένα με ινίδια WPI. Στο XRD των ινιδίων WPI-CNO (Εικόνα 6β), οι κορυφές περίθλασης του στρώματος γραφίτη των CNO ήταν πιο εμφανείς από εκείνες στα ινίδια WPI-CNT. Θεωρήθηκε ότι ορισμένα CNO μπορεί να μην καλύπτονται πλήρως με ινίδια WPI.

Η φασματοσκοπία Raman είναι ένα χρήσιμο μη καταστροφικό εργαλείο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μελέτη των δομών των νανοϋλικών άνθρακα [81]. Το Σχήμα 7 παρουσιάζει τα φάσματα Raman των CNTs, WPI fibril–CNTs, CNOs και WPI fibril–CNOs. Οι κορυφές ήταν πιο αδύναμες σε ένταση μετά τη σύνθετη διαδικασία επειδή οι συγκεντρώσεις των CNTs και των CNO στα σύνθετα υλικά ήταν χαμηλότερες.

Και τα τέσσερα δείγματα έδειξαν δύο κύριες ζώνες D (περίπου 1310 cm−1) και ζώνη G (περίπου 1560 cm−1) κορυφές στην περιοχή από 1100 έως 2000 cm−1. Η ζώνη D αντιπροσωπεύει διάφορα ελαττώματα στα γραφικά στρώματα, όπως διαταραχές σφαλμάτων στοίβαξης μεταξύ γειτονικών γραφικών στιβάδων, ελαττώματα ακμών και ατομικά ελαττώματα σε μεμονωμένα στρώματα γραφίτη [82].

Οι ζώνες G λόγω των ενδοεπίπεδων τεντωμένων δονήσεων του γραφικού άνθρακα sp2. Στον υψηλά προσανατολισμένο πυρολυτικό γραφίτη (HOPG), με την αύξηση του ελαττώματος στα γραφιτικά υλικά, η ζώνη D γίνεται έντονη [83].

Ο λόγος έντασης των ζωνών D και G (ID/IG) μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μέτρο του βαθμού διαταραχής στα ανθρακούχα υλικά. Σε ένα ιδανικό γραφιτενουλικό, η ζώνη D είναι πιο αδύναμη και η ζώνη G είναι ισχυρότερη και πιο ευκρινής, υποδηλώνοντας υψηλότερο βαθμό τάξης μεγάλης εμβέλειας και χαμηλότερο επίπεδο ακαθαρσίας [84]. Από τα φάσματα για CNTs και WPI fibril–CNTs, η ζώνη D ήταν στα 1322,73 cm−1 και η ζώνη G ήταν στα 1565,77 cm−1.

Ήταν σαφές ότι το ID/IG σε CNT (ID/IG CNTs=0.49) ήταν μικρότερο από αυτό των WPI fibril–CNTs (ID/IG WPI fibril–CNTs=0.79).

Αυτό υποδηλώνει την ύπαρξη περισσότερων ελαττωμάτων στο δείγμα WPI ινιδίου-CNT, ενώ για τα CNO και τα ινίδια WPI-CNO, η ζώνη D ήταν στα 1307,64 cm−1 και η ζώνη G ήταν στα 1554,10 cm−1.

Το ID/IG για τα CNO (ID/IG CNOs=2.39) ήταν μεγαλύτερο από ό,τι για τα ινίδια WPI-CNO (ID/IG WPI fibril–CNOs=2.14), που σημαίνει σε αντίθεση με την περίπτωση του Τα CNTs, μετά τον υβριδισμό υπήρξαν λιγότερα ελαττώματα στα ινίδια WPI-CNO.

Κάποια ελαττωματικά στρώματα γραφίτη σε CNO μπορεί να αφαιρεθούν. Κάνοντας μια σύγκριση μεταξύ CNTs και CNO, διαπιστώσαμε ότι το ID/IG στα CNT ήταν μικρότερο από αυτό στα CNO, υποδεικνύοντας την ύπαρξη περισσότερων ελαττωμάτων στα CNO από ό,τι στα CNT. Οι εικόνες HR-TEM έδειξαν ότι ορισμένα κελύφη γραφίτη σε CNO δεν ήταν πλήρως κλειστά, υποστηρίζοντας την ύπαρξη περισσότερων ελαττωμάτων.

Το Σχήμα 8 δείχνει τα διαγράμματα TG των ινιδίων WPI-CNTs και WPI fibril-CNOs. Σε γενικές γραμμές, παρουσίασαν αρκετά παρόμοιες τάσεις. Υπήρχαν τρία στάδια απώλειας βάρους σε όλο το εύρος θερμοκρασίας. Το πρώτο στάδιο συνέβη σε θερμοκρασίες 230~320 ◦C (περίπου 30 wt.%), η δεύτερη απώλεια βάρους σημειώθηκε σε θερμοκρασίες 320~520 ◦C (περίπου 20 wt.%) και το τρίτο ήταν σε θερμοκρασίες 520~650 ◦C (περίπου 35 wt.% για WPI fibril–CNTs και 47 wt.% WPIfibril–CNOs).

Το πρώτο στάδιο της απώλειας βάρους προκλήθηκε κυρίως από την καύση των ινιδίων WPI, το δεύτερο στάδιο πιθανώς αντιστοιχούσε στην καύση σύνθετων υλικών WPIfibril–CNT ή WPI fibril–CNOs και το τρίτο στάδιο συσχετίστηκε με την καύση CNTs ή CNO. Τα αποτελέσματα της TG έδειξαν ότι υπήρχαν τρεις φάσεις στα σύνθετα ινιδίων WPI με CNT (ή CNO).

Μια νέα φάση για τα ινίδια WPI-CNTs ή WPI ινίδια-CNOs σχηματίστηκε μετά από υδροθερμική σύνθεση. Η θερμική σταθερότητα της νέας σύνθετης φάσης βρισκόταν μεταξύ των επιμέρους ινιδίων WPI και των CNT (ή CNO).

4. Συμπεράσματα

Τα ινίδια WPI-CNT και τα ινίδια WPI-CNO παρασκευάστηκαν μέσω υδροθερμικής σύνθεσης. Τα ινίδια WPI με CNT ή CNO σχημάτισαν ομοιόμορφα πηκτώματα και μεμβράνες. Τα CNT και τα CNO συντόνευσαν τα ινίδια WPI και σχημάτισαν μικρά συμπλέγματα ινιδίων WPI. Τα φάσματα FTIR έδειξαν ότι τόσο οι CNT όσο και οι CNO αλληλεπιδρούν με τα ινίδια WPI και επηρέασαν περαιτέρω τη δευτερογενή δομή των ινιδίων WPI.

Η ανάλυση XRD αποκάλυψε ότι τα περισσότερα CNT ήταν τυλιγμένα σε ινίδια WPI, ενώ τα CNO ήταν μερικώς τυλιγμένα σε ινίδια WPI. Η απεικόνιση HR-TEM και η φασματοσκοπία Raman έδειξαν ότι το επίπεδο γραφιτοποίησης για CNTs ήταν υψηλότερο από ό,τι για CNO. Μετά τον υβριδισμό με ινίδια WPI, δημιουργήθηκαν περισσότερα ελαττώματα στα CNT, ωστόσο, ορισμένα αρχικά ελαττώματα απορρίφθηκαν στα CNO.

Τα αποτελέσματα της TG έδειξαν ότι δημιουργήθηκε μια νέα φάση των ινιδίων WPI-CNT ή CNO. Αυτή η έρευνα διαπίστωσε ότι τα CNT και τα CNO θα μπορούσαν να υποβαθμίσουν τα ινίδια WPI, τα οποία μπορεί να έχουν σημαντικό ερευνητικό δυναμικό στη θεραπεία ασθενειών όπως η πνευμονική και ηπατική ίνωση, η νόσος του Πάρκινσον ή το Αλτσχάιμερ ασθένεια.

Από την άλλη πλευρά, τα CNT και τα CNO ήταν σε θέση να τροποποιηθούν χρησιμοποιώντας ινίδια WPI για να αυξήσουν τη βιοσυμβατότητά τους και να μειώσουν την κυτταροτοξικότητά τους. Επιπλέον, οι υδρογέλες που αποτελούνται από ινίδια WPI με CNT (ή CNO) ενδέχεται να είναι νέα υλικά με εφαρμογές στην ιατρική ή σε άλλους τομείς.

Συνεισφορές συγγραφέα: Διαχείριση έργου, LG; σύνταξη-προετοιμασία πρωτότυπου σχεδίου, NK, BZ και JH; συγγραφή-κριτική και επιμέλεια, NK και BZ; εξαγορά χρηματοδότησης, BZ και JP Όλοι οι συγγραφείς έχουν διαβάσει και συμφώνησαν με τη δημοσιευμένη έκδοση του χειρογράφου.

Χρηματοδότηση: Αυτή η έρευνα υποστηρίχθηκε οικονομικά από το Applied Basic Research Program of Shanxi Province (201901D211033) και τα Προγράμματα Επιστημονικής και Τεχνολογικής Καινοτομίας των Ανώτατων Εκπαιδευτικών Ιδρυμάτων στο Shanxi (2019L0641).

Δήλωση του συμβουλίου θεσμικής αναθεώρησης: Όλοι οι ασθενείς που συμμετείχαν σε αυτή τη μελέτη έδωσαν την ενημερωμένη συγκατάθεσή τους. Ελήφθη η έγκριση της μελέτης μας από την επιτροπή αναθεώρησης ιδρύματος. Δήλωση συγκατάθεσης μετά από ενημέρωση: Δεν ισχύει.

Δήλωση διαθεσιμότητας δεδομένων: Όλα τα δεδομένα, τα μοντέλα ή ο κώδικας που δημιουργούνται ή χρησιμοποιούνται κατά τη διάρκεια της μελέτης είναι διαθέσιμα σε αποθετήριο ή διαδικτυακά από τις πολιτικές διατήρησης δεδομένων του χρηματοδότη. Σύγκρουση συμφερόντων: Οι συγγραφείς δηλώνουν ότι δεν υπάρχει σύγκρουση συμφερόντων.

Αναφορές

1. Joehnke, MS; Lametsch, R.; Sørensen, JC Βελτιωμένη in vitro πεπτικότητα των κύριων πρωτεϊνών της ελαιοκράμβης σε μείγματα με βόεια βήτα-λακτοσφαιρίνη. Food Res. Int. 2019, 123, 346–354. [CrossRef] [PubMed]

2. Keppler, JK; Heyn, TR; Meissner, PM; Schrader, Κ.; Schwarz, K. Οξείδωση πρωτεΐνης κατά τη διάρκεια της επαγόμενης από τη θερμοκρασία αμυλοειδούς συσσωμάτωσης της βήτα-λακτοσφαιρίνης. Food Chem. 2019, 289, 223–231. [CrossRef]

3. Pein, D.; Clawin-Rädecker, Ι.; Lorenzen, PC Η πεπτική θεραπεία της βήτα-λακτοσφαιρίνης βελτιώνει τις ιδιότητες αφρισμού ουσιαστικά.J. Διατροφική Διαδικασία. Διατήρηση. 2018, 42, e13543. [CrossRef]

4. Tanzi, RE; Gusella, JF; Watkins, PC; Bruns, G.; St George-Hyslop, P.; Van Keuren, ML; Patterson, D.; Pagan, S.; Kurnit, DM;Neve, RL Γονίδιο πρωτεΐνης βήτα αμυλοειδούς: cDNA, κατανομή mRNA και γενετική σύνδεση κοντά στον τόπο Alzheimer. Science 1987,235, 880–884. [CrossRef] [PubMed]

5. Gosal, WS; Clark, AH; Pudney, PD; Ross-Murphy, SB Νέα ινώδη δίκτυα αμυλοειδούς που προέρχονται από μια σφαιρική πρωτεΐνη: -λακτοσφαιρίνη. Langmuir 2002, 18, 7174–7181.

6. Bolder, SG; Hendrickx, Η.; Sagis, LMC; van der Linden, E. Fibril Assemblies in Aqueous Whey Protein Mixtures. J. Agric.Food Chem. 2006, 54, 4229–4234. [CrossRef]

7. Aymard, Ρ.; Nicolai, Τ.; Durand, D.; Clark, A. Static and Dynamic Scattering of -Lactoglobulin Aggregates Formed after Heat-Induced Denaturation at pH 2. Macromolecules 1999, 32, 2542-2552. [CrossRef]

8. Bolder, SG; Vasbinder, AJ; Sagis, LMC; van der Linden, Ε. Ινίδια απομόνωσης πρωτεΐνης ορού γάλακτος που προκαλούνται από τη θερμότητα: Μετατροπή, υδρόλυση και σχηματισμός δισουλφιδικού δεσμού. Int. Dairy J. 2007, 17, 846–853.

9. Arnaudov, LN; de Vries, R.; Ippel, Η.; van Mierlo, CPM Multiple Steps κατά τη διάρκεια του σχηματισμού ινιδίων -Lactoglobulin. Biomacromolecules 2003, 4, 1614-1622. [CrossRef]

10. Bromley, EH; Krebs, MRH; Donald, AM Συσσωμάτωση σε όλες τις κλίμακες μήκους σε βήτα-λακτοσφαιρίνη. Συζήτηση Faraday. 2005,128, 13–27. [CrossRef]

11. Yang, J.; Lee, J.; Yi, W. Ενίσχυση εκπομπών πεδίου PbS κολλοειδών κβαντικών κουκκίδων διακοσμημένων νανοσωλήνων άνθρακα μονού τοιχώματος.J. Κράμα. Compd. 2019, 809, 151832.

12. Ladani, L. The Potential for Metal–Carbon Nanotubes Composites as Interconnects. J. Electron. Μητήρ. 2019, 48, 92–98. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com