Souhra mezi vlákny syrovátkového proteinu s uhlíkovými nanotrubičkami nebo uhlíkovými nanocibulemi, část 3

Sekundární struktury proteinů byly převážně ve formě - helixu, - foldu, - turnu a náhodných závitů. WPI fibrily se skládaly ze sekundárních proteinových struktur.

Alfa šroubovice je speciální spirálovitá struktura v molekulách DNA, která může uchovávat genetickou informaci v našem těle. Paměť je velmi důležitá kognitivní schopnost v lidském mozku, která určuje, co si můžeme zapamatovat a zapomenout.

Nedávné studie však ukázaly, že stále existuje určitá korelace mezi alfa helixem a pamětí. Vědci zjistili, že ve zdravém lidském těle existuje určitý vztah mezi obsahem alfa šroubovice a kvalitou paměti. Konkrétně:

Za prvé, velké množství studií prokázalo, že obsah alfa helixu může ovlivnit lidský imunitní systém, a tím zlepšit zdraví těla. Syntéze a stabilitě alfa helixu v našem těle přitom může napomoci i dostatečná výživa a pohyb.

Za druhé, genetická informace nesená v alfa šroubovici je také zdrojem naší paměti. Další výzkumy ukazují, že se zvýšením obsahu alfa šroubovice v těle se odpovídajícím způsobem zlepší i naše paměť. Tento jev může být způsoben tím, že genetická informace v alfa šroubovici může urychlit metabolismus a přenos nervových signálů v lidském mozku, a tím zlepšit naši paměť a schopnost učení.

Konečně, některé studie také ukázaly, že alfa šroubovice může ovlivnit emocionální a psychický stav našeho těla. Zejména v případě chronického stresu mají lidé s nedostatečnými alfa helixy tendenci pociťovat větší úzkost a nervozitu, zatímco u bohatých alfa helixů se očekává, že tuto změnu nálady zmírní.

Stručně řečeno, alfa šroubovice úzce souvisí s pamětí. Mohou ovlivnit nejen naše fyzické zdraví, ale také přímo či nepřímo ovlivnit naše poznávání, emoce a psychický stav. Proto bychom se měli zaměřit na udržování zdravých stravovacích a pohybových návyků v našem každodenním životě, stejně jako na aktivní cvičení našeho mozku, abychom zlepšili naši syntézu alfa helixu a paměťové schopnosti. Je vidět, že potřebujeme zlepšit naši paměť a Cistanche deserticola může výrazně zlepšit naši paměť, protože Cistanche deserticola má antioxidační, protizánětlivé a anti-aging účinky, které mohou pomoci snížit oxidační a zánětlivé reakce v mozku, a tím chránit zdraví nervového systému. Kromě toho může Cistanche deserticola také podporovat růst a opravu nervových buněk, čímž zlepšuje konektivitu a funkci neuronových sítí. Tyto účinky mohou pomoci zlepšit paměť, schopnost učení a rychlost myšlení a mohou také zabránit výskytu kognitivní dysfunkce a neurodegenerativních onemocnění.

Klikněte na vědět doplňky pro zlepšení paměti

U fibril WPI – CNT se natahovací vibrační vrchol pásma amidu I významně nezměnil s nárůstem CNT, což odhalilo, že sekundární struktura fibril WPI není ovlivněna přidáním více CNT.

U fibril WPI – CNO (obrázek 5b) s dalším obsahem CNO se protahovací vibrační vrchol pásu amidu I změnil výrazněji, což naznačuje, že CNO měly velký vliv na sekundární strukturu fibril WPI.

Při srovnání obrázku 5a s obrázkem 5b měly CNO silnější interakce s fibrilami WPI a změnily se výrazněji, pokud jde o sekundární strukturu proteinu než CNT.

CNT a CNO měly vrstvenou grafitovou strukturu a jejich difrakční píky byly podobné. Normálně byly difrakční píky při 2θ=26,6◦ a 44,1◦, odpovídající charakteristickým píkům grafitu na (002) a (101), v tomto pořadí. Na obrázku 6 kompozity vykazovaly proteinové difrakční píky blízko difrakčních úhlů 2θ=9◦ a 19◦.

Na obrázku 6a pro WPI fibril-CNTs byly difrakční píky CNT velmi slabé. Důvodem mohlo být to, že většina CNT byla obalena fibrilami WPI. V XRD WPI fibril-CNOs (obrázek 6b) byly difrakční píky CNO na grafitové vrstvě zřetelnější než ty u WPI fibril-CNT. Předpokládalo se, že některé CNO nemusí být úplně pokryty fibrilami WPI.

Ramanova spektroskopie je užitečný nedestruktivní nástroj, který lze použít ke studiu struktur uhlíkových nanomateriálů [81]. Obrázek 7 představuje Ramanova spektra CNT, WPI fibril-CNT, CNO a WPI fibril-CNO. Vrcholy byly co do intenzity po kompozitním procesu slabší, protože koncentrace CNT a CNO v kompozitu byly nižší.

Všechny čtyři vzorky vykazovaly dva hlavní D pásy (kolem 1310 cm−1) a G pás (kolem 1560 cm−1) vrcholy v rozsahu 1100 až 2000 cm−1. Pás D představuje různé defekty v grafitických vrstvách, jako jsou poruchy vrstvení mezi sousedními grafitickými vrstvami, okrajové defekty a atomové defekty v jednotlivých grafitických vrstvách [82].

G bandis kvůli vibracím natahování v rovině grafitického uhlíku sp2. U vysoce orientovaného pyrolytického grafitu (HOPG) s nárůstem defektu v grafitických materiálech se D-pás stává intenzivním [83].

Poměr intenzity D a G pásů (ID/IG) může být použit jako míra stupně neuspořádanosti v uhlíkatých materiálech. V ideálním grafitenanomateriálu je pásmo D slabší a pásmo G silnější a ostřejší, což ukazuje na vyšší stupeň uspořádání na dlouhé vzdálenosti a nižší úroveň nečistot [84]. Ze spektrálních CNTs a WPI fibril-CNTs bylo pásmo D na 1322,73 cm-1 a pásmo G bylo na 1565,77 cm-1.

Bylo jasné, že ID/IG u CNT (ID/IG CNT=0,49) bylo menší než u fibril WPI-CNT (ID/IG WPI fibril-CNT=0,79).

To ukazuje na existenci více defektů ve vzorku WPI fibril-CNT, zatímco pro CNOs a WPI fibril-CNOs bylo pásmo D na 1307,64 cm-1 a pásmo G bylo na 1554,10 cm-1.

ID/IG pro CNO (ID/IG CNO=2.39) bylo větší než pro WPI fibril-CNO (ID/IG WPI fibril-CNOs=2.14), což znamená na rozdíl od případu CNT, po hybridizaci bylo méně defektů ve fibrilách WPI – CNO.

Některé vadné grafitové vrstvy v CNO mohou být odstraněny. Při srovnání mezi CNT a CNO jsme zjistili, že ID/IG v CNT bylo menší než v CNO, což ukazuje na existenci více defektů v CNO než v CNT. Snímky HR-TEM ukázaly, že některé grafitové slupky v CNO nebyly zcela uzavřeny, což podporuje existenci více defektů.

Obrázek 8 ukazuje TG grafy WPI fibril-CNTs a WPI fibril-CNOs. Obecně vykazovaly velmi podobné trendy. V celém teplotním rozsahu byly tři fáze hubnutí. První fáze probíhala při teplotách 230~320 ◦C (asi 30 hm.%), druhá ztráta hmotnosti nastala při teplotách 320~520 ◦C (asi 20 hm.%) a třetí byla při teplotách 520~650 ◦C (asi 35 % hmotn. pro WPI fibril-CNT a 47 % hm. WPIfibril-CNO).

První stupeň hubnutí byl způsoben především spalováním WPIfibril, druhý stupeň možná odpovídal spalování kompozitů WPIfibril-CNT nebo WPI fibril-CNO a třetí stupeň byl spojen se spalováním CNT nebo CNO. Výsledky TG ukázaly, že v kompozitech fibril WPI s CNT (nebo CNO) byly tři fáze.

Po hydrotermální syntéze vznikla nová fáze pro WPI fibril-CNTs nebo WPI fibril-CNOs. Tepelná stabilita nové kompozitní fáze byla mezi jednotlivými fibrilami WPI a CNT (neboli CNO).

4. Závěry

WPI fibril-CNTs a WPI fibril-CNOs byly připraveny hydrotermální syntézou. WPI fibrily s CNTs nebo CNOs tvořily jednotné gely a filmy. CNT a CNO zkrátily fibrily WPI a vytvořily malé shluky fibril WPI. Spektra FTIR ukázala, že CNT i CNO interagovaly s fibrilami WPI a dále ovlivnily sekundární strukturu fibril WPI.

Analýza XRD odhalila, že většina CNT byla zabalena do fibril WPI, zatímco CNO byla částečně zabalena do fibril WPI. HR-TEM zobrazení a Ramanspektroskopie ukázaly, že úroveň grafitizace u CNT byla vyšší než u CNO. Po hybridizaci s fibrilami WPI se v CNT vytvořilo více defektů, ale některé původní defekty byly v CNO vyloučeny.

Výsledky TG ukázaly, že byla vytvořena nová fáze fibril WPI – CNT nebo CNO. Tento výzkum zjistil, že CNT a CNO by mohly degradovat fibrily WPI, což by mohlo mít důležitý výzkumný potenciál při léčbě onemocnění, jako je plicní a jaterní fibróza, Parkinsonova choroba nebo Alzheimerova choroba. choroba.

Na druhou stranu CNT a CNO bylo možné modifikovat pomocí WPI fibril, aby se zvýšila jejich biokompatibilita a snížila jejich cytotoxicita. Kromě toho by hydrogely složené z fibril WPI s CNT (nebo CNO) mohly být novými materiály s aplikacemi v medicíně nebo jiných oblastech.

Autorské příspěvky: Správa projektu, LG; psaní - příprava původního návrhu, NK, BZ a JH; psaní-recenze a redakce, NK a BZ; získání finančních prostředků, BZ a JP Všichni autoři si přečetli publikovanou verzi rukopisu a souhlasili s ní.

Financování: Tento výzkum byl finančně podpořen Programem aplikovaného základního výzkumu provincie Shanxi (201901D211033) a Programy vědeckých a technologických inovací vysokých škol v Shanxi (2019L0641).

Prohlášení Institutional Review Board: Všichni pacienti zapojení do této studie dali svůj informovaný souhlas. Bylo získáno schválení naší studie institucionální revizní radou. Prohlášení o informovaném souhlasu: Neuplatňuje se.

Prohlášení o dostupnosti dat: Všechna data, modely nebo kód vygenerované nebo použité během studie jsou k dispozici v úložišti nebo online zásadami uchovávání dat dárce. Konflikty zájmů: Autoři neprohlašují žádný střet zájmů.

Reference

1. Joehnke, MS; Lametsch, R.; Sørensen, JC Zlepšená in vitro stravitelnost hlavních bílkovin řepky ve směsích s hovězím beta-laktoglobulinem. Food Res. Int. 2019, 123, 346–354. [CrossRef] [PubMed]

2. Keppler, JK; Heyn, TR; Meissner, PM; Schrader, K.; Schwarz, K. Oxidace proteinů během teplotně indukované amyloidagregace beta-laktoglobulinu. Food Chem. 2019, 289, 223–231. [CrossRef]

3. Pein, D.; Clawin-Rädecker, I.; Lorenzen, PC Peptické ošetření beta-laktoglobulinu podstatně zlepšuje pěnivost.J. Potravinářský proces. Zachovat. 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 Amyloidový beta proteinový gen: cDNA, distribuce mRNA a genetická vazba v blízkosti Alzheimerova lokusu. Science 1987, 235, 880–884. [CrossRef] [PubMed]

5. Gosal, WS; Clark, AH; Pudney, PD; Ross-Murphy, SB Nové amyloidní fibrilární sítě odvozené z globulárního proteinu: -laktoglobulin. Langmuir 2002, 18, 7174–7181.

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

7. Aymard, P.; Nicolai, T.; Durand, D.; Clark, A. Statický a dynamický rozptyl -laktoglobulinových agregátů vytvořených po tepelně indukované denaturaci při pH 2. Macromolecules 1999, 32, 2542–2552. [CrossRef]

8. Bolder, SG; Vasbinder, AJ; Sagis, LMC; van der Linden, E. Tepelně indukované fibrily izolátu syrovátkového proteinu: Konverze, hydrolýza a tvorba disulfidových vazeb. Int. Mlékárna J. 2007, 17, 846–853.

9. Arnaudov, LN; de Vries, R.; Ippel, H.; van Mierlo, CPM Multiple Steps during the Formation of -Lactoglobulin Fibrils. Biomacromolecules 2003, 4, 1614–1622. [CrossRef]

10. Bromley, EH; Krebs, MRH; Donald, AM Agregace napříč délkovými stupnicemi v beta-laktoglobulinu. Faraday Diskutujte. 2005,128, 13–27. [CrossRef]

11. Yang, J.; Lee, J.; Yi, W. Zvýšení emise v poli PbS koloidních jednostěnných uhlíkových nanotrubic zdobených kvantovými tečkami.J. Slitina. Compd. 2019, 809, 151832.

12. Ladani, L. Potenciál pro kompozity kov-uhlíkové nanotrubice jako propojení. J. Electron. Mater. 2019, 48, 92–98. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com