Samspillet mellem valleproteinfibriller med kulstof nanorør eller kulstof nanoløg del 3
Aug 12, 2024
De sekundære strukturer af proteiner var hovedsageligt i form af - helix, - fold, - turn og tilfældige spoler. WPI-fibrillerne bestod af de sekundære proteinstrukturer.
Alfa-helixen er en speciel spiralformet struktur i DNA-molekyler, der kan lagre genetisk information i vores krop. Hukommelse er en meget vigtig kognitiv evne i den menneskelige hjerne, som bestemmer, hvad vi kan huske og glemme.
Nylige undersøgelser har dog vist, at der stadig er en vis sammenhæng mellem alfahelix og hukommelse. Forskere har fundet ud af, at der i en sund menneskekrop er en vis sammenhæng mellem indholdet af alfa-helixen og kvaliteten af hukommelsen. Specifikt:
For det første har en lang række undersøgelser vist, at indholdet af alfa helix kan påvirke det menneskelige immunsystem og derved forbedre kroppens sundhed. Samtidig kan tilstrækkelig ernæring og motion også hjælpe med syntesen og stabiliteten af alfa-helixen i vores krop.
For det andet er den genetiske information, der bæres i alfa-helixen, også kilden til vores hukommelse. Yderligere forskning viser, at når indholdet af alfa-helix i kroppen stiger, vil vores hukommelse også blive forbedret tilsvarende. Dette fænomen kan skyldes, at den genetiske information i alfa-helixen kan accelerere stofskiftet og neurale signaltransmission i den menneskelige hjerne og derved forbedre vores hukommelse og indlæringsevne.
Endelig har nogle undersøgelser også vist, at alpha helix kan påvirke vores krops følelsesmæssige og psykologiske tilstand. Især i tilfælde af kronisk stress har mennesker med utilstrækkelige alfa-spiraler en tendens til at føle sig mere ængstelige og nervøse, mens rige alfa-spiraler forventes at lindre denne stemningsændring.
Sammenfattende er alfaspiraler tæt forbundet med hukommelsen. De kan ikke kun påvirke vores fysiske sundhed, men også direkte eller indirekte påvirke vores kognition, følelser og psykologiske tilstand. Derfor bør vi fokusere på at opretholde sunde spise- og motionsvaner i vores daglige liv, samt aktivt træne vores hjerner, for at forbedre vores alfa-helix-syntese og hukommelsesevner. Det kan ses, at vi skal forbedre vores hukommelse, og Cistanche deserticola kan forbedre vores hukommelse markant, fordi Cistanche deserticola har antioxidant-, anti-inflammatoriske og anti-aldringseffekter, som kan hjælpe med at reducere oxidative og inflammatoriske reaktioner i hjernen og derved beskytte nervesystemets sundhed. Derudover kan Cistanche deserticola også fremme vækst og reparation af nerveceller og derved forbedre forbindelsen og funktionen af neurale netværk. Disse effekter kan hjælpe med at forbedre hukommelsen, indlæringsevnen og tænkehastigheden og kan også forhindre forekomsten af kognitiv dysfunktion og neurodegenerative sygdomme.
Klik på kend kosttilskud for at forbedre hukommelsen
For WPI-fibrillerne-CNT'erne ændrede strækvibrationsspidsen af amid I-båndet sig ikke signifikant med stigningen af CNT'er, hvilket afslørede, at den sekundære struktur af WPI-fibrillerne ikke er påvirket af tilføjelsen af flere CNT'er.
For WPI-fibril-CNO'er (figur 5b) med yderligere CNO-indhold ændrede strækkevibrationstoppen af theamid I-båndet sig mere signifikant, hvilket antyder, at CNO'er havde en stor indflydelse på WPI-fibrillernes sekundære struktur.
Sammenligning af figur 5a med figur 5b, havde CNO stærkere interaktioner med WPI-fibriller og ændrede sig mere signifikant med hensyn til proteinets sekundære struktur end CNT'er. Figur 6 viser XRD-mønstrene af WPI fibril-carbon nanokompositter.
CNT'erne og CNO'erne havde en lagdelt grafitstruktur, og deres diffraktionstoppe var ens. Normalt var der diffraktionstoppe ved 2θ=26.6◦ og 44.1◦, svarende til karakteristiske toppe for grafit ved henholdsvis (002) og (101). I figur 6 udviste kompositterne proteindiffraktionstoppe nær diffraktionsvinklerne på 2θ=9◦ og 19◦.
I figur 6a, for WPI fibril-CNT'er, var diffraktionstoppene for CNT'er meget svage. Årsagen kunne være, at de fleste af CNT'erne var pakket ind med WPI-fibriller. I XRD af WPI fibril-CNO'er (Figur 6b) var grafitlagets diffraktionstoppe af CNO'er mere tydelige end dem i WPI fibril-CNT'er. Det blev antaget, at nogle CNO'er muligvis ikke var fuldstændigt dækket med WPI-fibriller.
Raman-spektroskopi er et nyttigt ikke-destruktivt værktøj, der kan bruges til at studere strukturerne af kulstofnanomaterialer [81]. Figur 7 viser Raman-spektrene for CNT'er, WPI fibril-CNT'er, CNO'er og WPI fibril-CNO'er. Toppene var svagere i intensitet efter den sammensatte proces, fordi koncentrationerne af CNT'er og CNO'er i kompositterne var lavere.
Alle fire prøver viste to hoved D-bånd (omkring 1310 cm-1) og G-bånd (omkring 1560 cm-1) toppe i området 1100 til 2000 cm-1. D-båndet repræsenterer forskellige defekter i de grafitiske lag, såsom stabling af fejlforstyrrelser mellem tilstødende grafitiske lag, kantdefekter og atomare defekter inden for individuelle grafitiske lag [82].
G-båndet på grund af de in-plane strækvibrationer af det grafitiske carbon sp2. I højt orienteret pyrolytisk grafit (HOPG), med en stigning i defekten i de grafitiske materialer, bliver D-båndet intenst [83].
Intensitetsforholdet mellem D- og G-bånd (ID/IG) kan bruges som et mål for graden af uorden i de kulholdige materialer. I et ideelt grafitenanomateriale er D-båndet svagere, og G-båndet er stærkere og skarpere, hvilket indikerer en højere grad af langrækkende orden og et lavere urenhedsniveau [84]. Fra spektra for CNT'er og WPI fibril-CNT'er var D-båndet på 1322,73 cm-1, og G-båndet var på 1565,77 cm-1.
Det var tydeligt, at ID/IG i CNT'er (ID/IG CNT'er=0.49) var mindre end det i WPI fibril-CNT'er (ID/IG WPI fibril-CNT'er=0.79).
Dette indikerer eksistensen af flere defekter i WPI fibril-CNT-prøven, hvorimod for CNO'er og WPI fibril-CNO'er var D-båndet på 1307,64 cm-1, og G-båndet var på 1554,10 cm-1.
ID/IG for CNO'er (ID/IG CNO'er=2.39) var større end for WPI fibril-CNO'er (ID/IG WPI fibril-CNO'er=2.14), hvilket betyder i modsætning til i tilfælde af CNT'er, efter hybridisering var der færre defekter i WPI fibril-CNO'er.
Nogle defekte grafitlag i CNO'er kan blive fjernet. Ved at sammenligne mellem CNT'er og CNO'er fandt vi, at ID/IG i CNT'er var mindre end i CNO'er, hvilket indikerer eksistensen af flere defekter i CNO'er end i CNT'er. HR-TEM-billederne indikerede, at nogle grafitskaller i CNO'er ikke var helt lukkede, hvilket understøttede eksistensen af flere defekter.
Figur 8 viser TG-plots af WPI fibril-CNT'er og WPI fibril-CNO'er. Generelt viste de ret lignende tendenser. Der var tre vægttabsstadier i hele temperaturområdet. Det første trin fandt sted ved temperaturer på 230~320 ◦C (ca. 30 vægt%), det andet vægttab fandt sted ved temperaturer på 320~520 ◦C (ca. 20 vægt%), og det tredje var ved temperaturer på 520~650 ◦C (ca. 35 vægt% for WPI fibril-CNT'er og 47 vægt% WPIfibril-CNO'er).
Det første trin af vægttab var hovedsageligt forårsaget af forbrændingen af WPI-fibriller, det andet trin svarede muligvis til forbrændingen af kompositter af WPI-fibril-CNT'er eller WPI-fibriller-CNO'er, og det tredje trin var forbundet med forbrændingen af CNT'er eller CNO'er. TG-resultaterne viste, at der var tre faser i kompositterne af WPI-fibriller med CNT'er (eller CNO'er).
En ny fase for WPI fibril-CNT'er eller WPI fibril-CNO'er blev dannet efter hydrotermisk syntese. Den termiske stabilitet af den nye sammensatte fase var mellem de individuelle WPI-fibriller og CNT'er (eller CNO'er).
4. Konklusioner
WPI fibril-CNT'er og WPI fibril-CNO'er blev fremstillet via hydrotermisk syntese. WPI-fibriller med CNT'er eller CNO'er dannede ensartede geler og film. CNT'er og CNO'er forkortede WPI-fibrillerne og dannede små WPI-fibrillerklynger. FTIR-spektrene indikerede, at både CNT'er og CNO'er interagerede med WPI-fibriller og yderligere påvirkede den sekundære struktur af WPI-fibrillerne.
XRD-analysen afslørede, at de fleste CNT'er var pakket ind i WPI-fibriller, mens CNO'er var delvist pakket ind i WPI-fibriller. HR-TEM-billeddannelse og Ramanspektroskopi viste, at grafitiseringsniveauet for CNT'er var højere end for CNO'er. Efter hybridisering med WPI-fibriller blev der skabt flere defekter i CNT'erne, dog blev nogle oprindelige defekter afvist i CNO'erne.
TG-resultaterne viste, at en ny fase af WPI-fibriller-CNT'er eller CNO'er blev genereret. Denne forskning viste, at CNT'er og CNO'er kunne nedbryde WPI-fibriller, som kan have et vigtigt forskningspotentiale i behandlingen af sygdomme som lunge- og leverfibrose, Parkinsons sygdom eller Alzheimers sygdom.
På den anden side var CNT'er og CNO'er i stand til at blive modificeret ved hjælp af WPI-fibriller for at øge deres biokompatibilitet og reducere deres cytotoksicitet. Desuden kan hydrogeler sammensat af WPI-fibriller med CNT'er (eller CNO'er) være nye materialer med applikationer inden for medicin eller andre områder.
Forfatterbidrag: Projektadministration, LG; skrive-original udkast til forberedelse, NK, BZ og JH; skrive-anmeldelse og redigering, NK og BZ; finansiering erhvervelse, BZ og JP Alle forfattere har læst og accepteret den offentliggjorte version af manuskriptet.
Finansiering: Denne forskning blev økonomisk støttet af det anvendte grundforskningsprogram i Shanxiprovinsen (201901D211033) og de videnskabelige og teknologiske innovationsprogrammer for højere uddannelsesinstitutioner i Shanxi (2019L0641).
Udtalelse fra institutionelle revisionsråd: Alle patienter involveret i denne undersøgelse gav deres informerede samtykke. Godkendelse af vores undersøgelse blev opnået af institutionelle bedømmelsesudvalg. Erklæring om informeret samtykke: Ikke relevant.
Erklæring om datatilgængelighed: Alle data, modeller eller koder, der er genereret eller brugt i løbet af undersøgelsesområdet, og som er tilgængelige i et depot eller online af politikker for dataopbevaring af finansieringsgivere. Interessekonflikter: Forfatterne erklærer ingen interessekonflikt.
Referencer
1. Joehnke, MS; Lametsch, R.; Sørensen, JC Forbedret in vitro fordøjelighed af raps hovedproteiner i blandinger med bovinebeta-lactoglobulin. Food Res. Int. 2019, 123, 346-354. [CrossRef] [PubMed]
2. Keppler, JK; Heyn, TR; Meissner, PM; Schrader, K.; Schwarz, K. Proteinoxidation under temperatur-induceret amyloidaggregation af beta-lactoglobulin. Food Chem. 2019, 289, 223-231. [CrossRef]
3. Pein, D.; Clawin-Rädecker, I.; Lorenzen, PC Peptisk behandling af beta-lactoglobulin forbedrer skummende egenskaber væsentligt.J. Fødevareproces. Bevar. 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 Amyloid beta-proteingen: cDNA, mRNA-fordeling og genetisk kobling nær Alzheimer-locuset. Science 1987,235, 880-884. [CrossRef] [PubMed]
5. Gosal, WS; Clark, AH; Pudney, PD; Ross-Murphy, SB Nye amyloid fibrillære netværk afledt af et globulært protein: -lactoglobulin. Langmuir 2002, 18, 7174-7181.
6. Bolder, SG; Hendrickx, H.; Sagis, LMC; van der Linden, E. Fibril-samlinger i vandige valleproteinblandinger. J. Agric. Food Chem. 2006, 54, 4229-4234. [CrossRef]
7. Aymard, P.; Nicolai, T.; Durand, D.; Clark, A. Statisk og dynamisk spredning af laktoglobulinaggregater dannet efter varmeinduceret denaturering ved pH 2. Macromolecules 1999, 32, 2542-2552. [CrossRef]
8. Bolder, SG; Vasbinder, AJ; Sagis, LMC; van der Linden, E. Varmeinducerede valleproteinisolatfibriller: Omdannelse, hydrolyse og disulfidbindingsdannelse. Int. Dairy J. 2007, 17, 846-853.
9. Arnaudov, LN; de Vries, R.; Ippel, H.; van Mierlo, CPM Flere trin under dannelsen af -Lactoglobulin fibriller. Biomacromolecules 2003, 4, 1614-1622. [CrossRef]
10. Bromley, EH; Krebs, MRH; Donald, AM Aggregation på tværs af længdeskalaerne i beta-lactoglobulin. Faraday Diskuter. 2005,128, 13-27. [CrossRef]
11. Yang, J.; Lee, J.; Yi, W. Felt-emissionsforøgelse af PbS kolloide kvanteprik-dekorerede enkeltvæggede kulstofnanorør.J. Legering. Compd. 2019, 809, 151832.
12. Ladani, L. Potentialet for metal-kulstof nanorør kompositter som sammenkoblinger. J. Electron. Mater. 2019, 48, 92-98. [CrossRef]
For more information:1950477648nn@gmail.com
