Взаимодействието между фибрилите на суроватъчния протеин с въглеродните нанотръби или въглеродните нано-лукове, част 3

Вторичните структури на протеините бяха главно под формата на - спирала, - гънка, - завой и произволни намотки. WPI фибрилите се състоят от вторични протеинови структури.

Алфа спиралата е специална спирална структура в ДНК молекули, която може да съхранява генетична информация в нашето тяло. Паметта е много важна когнитивна способност в човешкия мозък, която определя какво можем да запомним и забравим.

Въпреки това, последните проучвания показват, че все още има известна връзка между алфа спиралата и паметта. Изследователите са установили, че в здравото човешко тяло има определена връзка между съдържанието на алфа спиралата и качеството на паметта. По-конкретно:

Първо, голям брой изследвания показват, че съдържанието на алфа спирала може да повлияе на човешката имунна система, като по този начин подобри здравето на тялото. В същото време адекватното хранене и упражнения също могат да помогнат за синтеза и стабилността на алфа спиралата в нашето тяло.

Второ, генетичната информация, пренасяна в алфа спиралата, също е източникът на нашата памет. Допълнителни изследвания показват, че с увеличаването на съдържанието на алфа спирала в тялото, паметта ни също ще се подобри съответно. Това явление може да се дължи на факта, че генетичната информация в алфа спиралата може да ускори метаболизма и предаването на невронни сигнали в човешкия мозък, като по този начин подобрява паметта и способността ни за учене.

И накрая, някои проучвания показват също, че алфа спиралата може да повлияе на емоционалното и психологическото състояние на нашето тяло. Особено в случай на хроничен стрес, хората с недостатъчни алфа спирали са склонни да се чувстват по-тревожни и нервни, докато се очаква богатите алфа спирали да облекчат тази промяна в настроението.

В обобщение, алфа спиралите са тясно свързани с паметта. Те могат не само да повлияят на нашето физическо здраве, но и пряко или косвено да повлияят на нашите познания, емоции и психологическо състояние. Следователно трябва да се съсредоточим върху поддържането на здравословни навици за хранене и упражнения в ежедневието си, както и върху активното упражняване на мозъка ни, за да подобрим синтеза на алфа спирала и способностите на паметта. Вижда се, че трябва да подобрим паметта си и Cistanche deserticola може значително да подобри паметта ни, тъй като Cistanche deserticola има антиоксидантни, противовъзпалителни и анти-стареене ефекти, които могат да помогнат за намаляване на оксидативните и възпалителни реакции в мозъка, като по този начин защитават здравето на нервната система. В допълнение, Cistanche deserticola може също така да стимулира растежа и възстановяването на нервните клетки, като по този начин подобрява свързаността и функцията на невронните мрежи. Тези ефекти могат да помогнат за подобряване на паметта, способността за учене и скоростта на мислене, а също така могат да предотвратят появата на когнитивна дисфункция и невродегенеративни заболявания.

Щракнете върху познайте добавките за подобряване на паметта

За WPI фибрилите-CNT, пикът на разтягане на вибрациите на лентата амид I не се променя значително с увеличаването на CNT, което разкрива, че вторичната структура на WPI фибрилите не се влияе от добавянето на повече CNT.

За WPI фибрил–CNOs (Фигура 5b), с допълнително съдържание на CNO, пикът на разтягане на вибрациите на теамидната I лента се променя по-значително, което означава, че CNOs имат голямо влияние върху вторичната структура на WPI фибрилите.

Сравнявайки Фигура 5а с Фигура 5b, CNO има по-силни взаимодействия с WPI фибрили и се променя по-значително по отношение на вторичната структура на протеина, отколкото CNTs. Фигура 6 показва XRD моделите на WPI фибрилно-въглеродни нанокомпозити.

CNTs и CNOs имаха слоеста графитна структура и техните дифракционни пикове бяха подобни. Обикновено имаше пикове на дифракция при 2θ=26.6◦ и 44.1◦, съответстващи на характерните пикове на графита при (002) и (101), съответно. На Фигура 6, композитите показват пикове на протеинова дифракция близо до ъглите на дифракция от 2θ=9◦ и 19◦.

На Фигура 6а, за WPI fibril-CNT, дифракционните пикове на CNT са много слаби. Причината може да е, че повечето от CNT са били обвити с WPI фибрили. В XRD на WPI фибрил–CNOs (Фигура 6b), дифракционните пикове на графитния слой на CNOs са по-очевидни от тези в WPI фибрил–CNOs. Предполага се, че някои CNO може да не са напълно покрити с WPI фибрили.

Рамановата спектроскопия е полезен неразрушителен инструмент, който може да се използва за изследване на структурите на въглеродни наноматериали [81]. Фигура 7 представя рамановия спектър на CNT, WPI фибрил–CNT, CNO и WPI фибрил–CNO. Пиковете бяха по-слаби по интензитет след композитния процес, тъй като концентрациите на CNT и CNO в композитите бяха по-ниски.

И четирите проби показаха две основни D ленти (около 1310 cm-1) и G лента (около 1560 cm-1) пикове в диапазона от 1100 до 2000 cm-1. D лентата представлява различни дефекти в графитните слоеве, като нарушения на подреждането между съседни графитни слоеве, дефекти по ръбовете и атомни дефекти в отделните графитни слоеве [82].

G бандата се дължи на разтягащите вибрации в равнината на sp2 графитния въглерод. При силно ориентиран пиролитичен графит (HOPG), с увеличаване на дефекта в графитните материали, D-лентата става интензивна [83].

Съотношението на интензитета на D и G лентите (ID/IG) може да се използва като мярка за степента на разстройство във въглеродните материали. В идеален графитенаноматериал, лентата D е по-слаба, а лентата G е по-силна и по-рязка, което показва по-висока степен на ред на дълги разстояния и по-ниско ниво на примес [84]. От спектрите за CNTs и WPI fibril-CNTs, D лентата е при 1322,73 cm-1, а G лентата е при 1565,77 cm-1.

Беше ясно, че ID/IG в CNTs (ID/IG CNTs=0.49) е по-малък от този в WPI фибрил–CNTs (ID/IG WPI фибрил–CNTs=0.79).

Това показва наличието на повече дефекти в пробата на WPI фибрил-CNT, докато за CNOs и WPI фибрил-CNOs, D лентата е при 1307,64 cm-1, а G лентата е при 1554,10 cm-1.

ID/IG за CNOs (ID/IG CNOs=2.39) е по-голям, отколкото за WPI фибрил–CNOs (ID/IG WPI фибрил–CNOs=2.14), което означава за разлика от случая на CNTs, след хибридизация имаше по-малко дефекти в WPI фибрил-CNOs.

Някои дефектни графитни слоеве в CNO могат да бъдат премахнати. Правейки сравнение между CNT и CNO, открихме, че ID/IG в CNT е по-малък от този в CNO, което показва наличието на повече дефекти в CNO, отколкото в CNT. HR-TEM изображенията показват, че някои графитни черупки в CNO не са напълно затворени, което подкрепя съществуването на повече дефекти.

Фигура 8 показва TG диаграмите на WPI фибрил-CNTs и WPI фибрил-CNOs. Като цяло те показаха доста сходни тенденции. Имаше три етапа на загуба на тегло в целия температурен диапазон. Първият етап се случи при температури от 230~320 ◦C (около 30 wt.%), втората загуба на тегло настъпи при температури от 320~520 ◦C (около 20 wt.%), а третата беше при температури от 520~650 ◦C (около 35 тегл.% за WPI фибрил–CNT и 47 тегл.% WPI фибрил–CNO).

Първият етап на загуба на тегло е причинен главно от изгарянето на WPI фибрили, вторият етап вероятно съответства на изгарянето на композити от WPI фибрил–CNT или WPI фибрил–CNO, а третият етап е свързан с изгарянето на CNT или CNO. Резултатите от TG показват, че има три фази в композитите на WPI фибрили с CNT (или CNO).

Нова фаза за WPI фибрил-CNTs или WPI фибрил-CNOs се формира след хидротермален синтез. Термичната стабилност на новата композитна фаза беше между отделните WPI фибрили и CNT (или CNO).

4. Изводи

WPI фибрил–CNTs и WPI фибрил–CNOs бяха получени чрез хидротермален синтез. WPI фибрилите с CNTs или CNOs образуваха еднакви гелове и филми. CNTs и CNOs съкратиха WPI фибрилите и образуваха малки WPI фибрилни клъстери. FTIR спектрите показват, че както CNTs, така и CNOs взаимодействат с WPI фибрилите и допълнително повлияват вторичната структура на WPI фибрилите.

XRD анализът разкрива, че повечето CNTs са обвити в WPI фибрили, докато CNOs са частично обвити в WPI фибрили. HR-TEM изображения и Ramanspectroscopy показаха, че нивото на графитизация за CNTs е по-високо, отколкото за CNOs. След хибридизация с WPI фибрили бяха създадени повече дефекти в CNTs, но някои първоначални дефекти бяха отхвърлени в CNOs.

Резултатите от TG показаха, че е генерирана нова фаза на WPI фибрили – CNT или CNO. Това изследване установи, че CNT и CNO могат да разграждат WPI фибрилите, което може да има важен изследователски потенциал при лечението на заболявания като белодробна и чернодробна фиброза, болестта на Паркинсон или Алцхаймер заболяване.

От друга страна, CNTs и CNOs бяха в състояние да бъдат модифицирани с помощта на WPI фибрили, за да се увеличи тяхната биосъвместимост и да се намали тяхната цитотоксичност. Освен това, хидрогеловете, съставени от WPI фибрили с CNTs (или CNOs), могат да бъдат нови материали с приложения в медицината или други области.

Авторски принос: Администриране на проекта, LG; писмено-оригинална подготовка на проект, NK, BZ и JH; писане-рецензия и редакция, НК и БЗ; придобиване на финансиране, BZ и JP Всички автори са прочели и са се съгласили с публикуваната версия на ръкописа.

Финансиране: Това изследване беше подкрепено финансово от Програмата за приложни основни изследвания на провинция Шанси (201901D211033) и Програмите за научни и технологични иновации на институциите за висше образование в Шанси (2019L0641).

Изявление на институционалния съвет за преглед: Всички пациенти, включени в това проучване, дадоха своето информирано съгласие. Беше получено одобрение от институционалния съвет за преглед на нашето проучване. Декларация за информирано съгласие: Не е приложимо.

Декларация за наличност на данни: Всички данни, модели или код, генерирани или използвани по време на изследването, са достъпни в хранилище или онлайн от политиките за запазване на данни на финансиращия. Конфликти на интереси: Авторите декларират липса на конфликт на интереси.

Референции

1. Joehnke, MS; Lametsch, R.; Sørensen, JC Подобрена in vitro смилаемост на основните протеини от рапица в смеси с говежди бета-лактоглобулин. Food Res. Вътр. 2019, 123, 346–354. [CrossRef] [PubMed]

2. Кеплер, JK; Heyn, TR; Meissner, PM; Schrader, K.; Schwarz, K. Окисление на протеин по време на индуцирана от температурата амилоидна агрегация на бета-лактоглобулин. Food Chem. 2019, 289, 223–231. [CrossRef]

3. Пейн, Д.; Clawin-Rädecker, I.; Lorenzen, PC Пептичното третиране с бета-лактоглобулин значително подобрява пенообразуващите свойства. J. Хранителен процес. Консервирайте. 2018, 42, e13543. [CrossRef]

4. Танзи, RE; Gusella, JF; Watkins, PC; Bruns, G.; St George-Hyslop, P.; Van Keuren, ML; Патерсън, Д.; Паган, С.; Kurnit, DM; Neve, RL Амилоиден бета протеинов ген: cDNA, разпределение на иРНК и генетична връзка близо до локуса на Алцхаймер. Science 1987,235, 880–884. [CrossRef] [PubMed]

5. Госал, WS; Clark, AH; Pudney, PD; Ross-Murphy, SB Нови амилоидни фибриларни мрежи, получени от глобуларен протеин: -лактоглобулин. Langmuir 2002, 18, 7174–7181.

6. Смело, С.Г.; Hendrickx, H.; Sagis, LMC; van der Linden, E. Fibril Assemblies in Aqueous Whey Protein Mixtures. J. Agric. Хранителна химия. 2006, 54, 4229–4234. [CrossRef]

7. Аймар, П.; Николай, Т.; Durand, D.; Clark, A. Статично и динамично разсейване на -лактоглобулинови агрегати, образувани след индуцирана от топлина денатурация при pH 2. Macromolecules 1999, 32, 2542–2552. [CrossRef]

8. Смело, С.Г.; Vasbinder, AJ; Sagis, LMC; van der Linden, E. Индуцирани от топлина изолатни фибрили от суроватъчен протеин: Преобразуване, хидролиза и образуване на дисулфидна връзка. Вътр. Dairy J. 2007, 17, 846–853.

9. Арнаудов, Л.Н.; de Vries, R.; Ippel, H.; van Mierlo, CPM Множество стъпки по време на образуването на -Lactoglobulin Fibrils.Biomacromolecules 2003, 4, 1614–1622. [CrossRef]

10. Bromley, EH; Кребс, MRH; Donald, AM Агрегация по дължината на скалите в бета-лактоглобулин. Фарадей Обсъдете. 2005, 128, 13–27. [CrossRef]

11. Янг, Дж.; Лий, Дж.; Yi, W. Подобряване на полеви емисии на PbS колоидни квантови точкови декорирани едностенни въглеродни нанотръби.J. Сплав. Compd. 2019, 809, 151832.

12. Ladani, L. Потенциалът за композитите метал-въглеродни нанотръби като свързващи елементи. J. Electron. Матер. 2019, 48, 92–98. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com