إعداد سطحي من تجميعها الذاتي داخليا الدهن الجسيمات استقرت بواسطة أنابيب الكربون النانوية

الهدف العام من هذه الطريقة هو تحضير جسيمات هجينة ذات بنية نانوية باستخدام أنابيب الكربون النانوية، أو CNTs، والتجمعات الدهنية ذاتية التجمع. تقدم هذه الطريقة أحد التطبيقات الذكية لأنابيب الكربون النانوية، حيث يتم الحصول على مستحلب ذو بنية نانوية مستقرة من جسيمات دهنية ذاتية التجمع داخلياً. وتكمن الميزة الرئيسية لهذه التقنية في أن البروتوكول بسيط إلى حد ما، كما أنه يجمع بين الخصائص الجوهرية لكل من CNTs والبنى الدهنية النانوية.

يؤدي تثبيت أنابيب الكربون النانوية (CNTs) إلى تكوين مستحلب من الزيت والماء حيث يبلغ حجم الجسيمات ميكرون واحد أو أقل، ويحتوي اللب على بنية نانوية دهنية مكعبة ثنائية الاتصال. وبسبب تغليف أنابيب الكربون النانوية بجزيئات دهنية متوافقة حيوياً، فمن المتوقع أن تكون سميتها منخفضة. وقد أظهرت التقارير الحديثة حتى الآن أن الوظيفية تقلل بشكل ملحوظ من الآثار السامة والسمية الخلوية لأنابيب الكربون النانوية مع زيادة التوافق الحيوي.

ستقوم بتوضيح الإجراء يوجيتا باتيل-سين، باحثة ما بعد الدكتوراه من مختبري، وأمين سادجيبور، باحث ما بعد الدكتوراه من مختبر الأستاذ رابولت. قم بتحضير محلول خافض للتوتر السطحي بتركيز 0.2% في الماء عن طريق إذابة 200 milligrams من المادة الخافضة للتوتر السطحي في 100 milliliters من الماء عالي النقاء مع التقليب لمدة تتراوح من 20 إلى 30 دقيقة. أضف 500 milligrams من Dimodan U المصهور، DU، أو Phytantriol، أو PT، إلى قارورة زجاجية.

ثم أضف 9.5 grams من محلول 0.2%F127. في جهاز الموجات فوق الصوتية (ultrasonication)، ثبت الأنبوب بإحكام في فك الحامل المختبري، بحيث يمكنه تحمل الاهتزازات الناتجة عن عملية السونيكات (sonication). أدخل مسبار سبائك التيتانيوم الصلب المتصل بمجهاز سونيكات الخلايا.

اضبط ارتفاع وموضع القارورة للتأكد من أن جوانبها وقاعها لا يلامسان المسبار. قم بمعالجة الخليط بالموجات فوق الصوتية لمدة عشر دقائق في الوضع النبضي، بحيث تكون مدة النبضة ثانية واحدة يتخللها زمن تأخير قدره ثانية واحدة وبقدرة 35%. ترتفع درجة حرارة القارورة بشكل كبير بسبب الحرارة المتولدة أثناء عملية السونيكة.

لذلك، اتركها تبرد حتى تصل إلى درجة حرارة الغرفة قبل إزالتها من الملقط. تُحفظ المشتتات الحليبية المتكونة في درجة حرارة الغرفة لمدة 24 ساعة على الأقل قبل استخدامها لاحقاً؛ وذلك لضمان استقرارها ضد الانفصال الطوري.

قم بتنظيف المسبار بالأسيتون وتجفيفه بمنشفة ورقية قبل الاستخدام وبعده. ثم اشطفه بالماء فائق النقاء وجففه مرة أخرى. وفي دورقين منفصلين، زن 4 mg من مسحوق أنابيب الكربون النانوية (CNTs) الوظيفية بالهيدروكسي، وأنابيب الكربون النانوية (CNTs) الوظيفية بالكربوكسيل، وكلاهما أسود اللون.

أضف 500 milliliters من الماء عالي النقاوة إلى كل دورق. وباستخدام جهاز سونيكيتور مسباري، قم بمعالجة المخاليط بالموجات فوق الصوتية لمدة دقيقتين في وضع النبض المستمر بقدرة 40%. يكون التركيز الناتج لتشتت أنابيب الكربون النانوية متعددة الجدران (multi-walled CNT) هو 8 µg/mL.

قم بتخفيف المحلول المخزون من أنابيب الكربون النانوية متعددة الجدران (multi-walled CNT) بكميات مناسبة من الماء فائق النقاء للحصول على تشتتات من أنابيب الكربون النانوية متعددة الجدران بتركيزات مختلفة. قم بمعالجة هذه التشتتات بالموجات فوق الصوتية كما سبق. وبالمثل، قم بتشتيت 3 mg من أنابيب الكربون النانوية أحادية الجدران (single-walled CNTs) المسحوقة في 500 mL من الماء فائق النقاء لتحضير محلول مخزون من تشتت أنابيب الكربون النانوية أحادية الجدران بتركيز 6 µg/mL.

قم بتخفيف المحلول المخزون من أنابيب الكربون النانوية ذات الجدار الواحد (single-walled CNT) واستخدم الموجات فوق الصوتية كما سبق للحصول على تشتتات من أنابيب الكربون النانوية ذات الجدار الواحد بتركيزات مختلفة. زِن 500 milligrams من اليورانيوم المنضب (DU) المنصهر في قارورة زجاجية. بعد ذلك، أضف 9.5 milliliters من تشتت أنابيب الكربون النانوية ذات الجدار الواحد بتركيز 6 micrograms/mL إلى القارورة.

قم بإجراء السونيكة لخليط CNT DU باستخدام نفس المعايير المستخدمة في تحضير تشتتات CNT النقية. وعند التبريد إلى درجة حرارة الغرفة، ستكون الجسيمات الدهنية المستقرة بواسطة CNT مع الحفاظ على البنية النانوية ذاتية التجميع داخلياً جاهزة. وبطريقة مماثلة، قم بتحضير الجسيمات الدهنية باستخدام تشتتات CNT أحادية الجدار بتركيز 0.4 micrograms per milliliter و 0.2 micrograms per milliliter.

قم بمعالجة تشتتات CNT PT بالموجات فوق الصوتية عند قدرة 35% لمدة أطول تصل إلى خمس عشرة دقيقة في وضع النبض المستمر. برد التشتتات حتى تصل إلى درجة حرارة الغرفة، واتركها لمدة 24 ساعة قبل البدء في توصيفها. راقب استقرار التشتتات عن طريق الملاحظة البصرية.

تحقق مما إذا كانت المشتتات قد فقدت استقرارها، أو إذا كانت هناك تكتلات قد تكونت في المشتتات. التقط صوراً على فترات زمنية منتظمة باستخدام كاميرا رقمية. على سبيل المثال، التقط صوراً للمشتتات يومياً خلال الأسبوع الأول.

ثم يتم ذلك يوماً بعد يوم لمدة أسبوع، يليه مرة واحدة أسبوعياً خلال الأسبوعين التاليين، وأخيراً مرة واحدة شهرياً حسب الحاجة. وتُستخدم تقنية تشتت الأشعة السينية بزاوية صغيرة لتحديد نوع الشبكة للبنية النانوية الداخلية لجزيئات الدهون المستقرة.

املأ العينة في أنبوب شعري من الكوارتز بقطر 1 mm، وأحكم إغلاقه جيداً. ثم ضع الأنبوب الشعري في منصة عينات يتم التحكم في درجة حرارتها. قم بتفريغ غرفة العينة باستخدام مضخة تفريغ.

سجل أنماط التشتت أحادية البعد (1D) باستخدام كاشف أشعة سينية ذي شريط دقيق يتم التحكم فيه بواسطة برنامج حاسوبي. بعد الحصول على ثلاثة مقاطع زمنية بزمن تعريض قدره 300 ثانية، قم بدمج هذه المقاطع ومتابعة التحليل كما هو موضح في البروتوكول النصي. قم بفهرسة جميع أنماط الحيود المسجلة باستخدام المجموعة الفراغية PN3M والتي يمكن من خلالها ملاحظة الانعكاسات one-one-zero وone-one-one وtwo-zero-zero وtwo-one-one وtwo-two-zero وtwo-two-one بوضوح.

يتم تفتيت الطور المكعبي الدهني عالي اللزوجة إلى جسيمات باستخدام الموجات فوق الصوتية. تُستخدم أنابيب الكربون النانوية (CNTs) أحادية الجدار البكر، أو متعددة الجدار الوظيفية، كمواد مثبتة لإنتاج مستحلب زيت وماء يتميز بقوام سائل. يتطلب الأمر نسبة مثالية من أنابيب الكربون النانوية إلى الدهون للحصول على مستحلبات متجانسة ومستقرة.

تحتوي المستحلبات التي تفتقر إلى كمية كافية من أنابيب الكربون النانوية (CNTs) على تكتلات دهنية. بينما تحتوي المستحلبات التي بها فائض من أنابيب الكربون النانوية على تكتلات دهنية مرتبطة بأنابيب الكربون النانوية. وتؤكد أنماط تشتت الأشعة السينية بزاوية صغيرة أن الطور المكعبي PN3M، والذي يظهر أيضًا في مادة الفيتانتريول (Phytantriol) الدهنية السائبة في الماء الزائد، يتم الاحتفاظ به في المستحلبات المستقرة باستخدام F127، وكذلك في جميع المستحلبات المستقرة باستخدام أنابيب الكربون النانوية.

تظهر دراسات تشتت الضوء الساكن أن توزيع حجم الكيوبوزومات (cubosomes) المثبتة بواسطة F127 يماثل توزيع حجم الكيوبوزومات المثبتة بواسطة CNT، كما أن متوسط حجم الجسيمات يقع في نطاق ما دون الميكرون. وتُظهر نطاقات G و G prime المميزة، أو CNTs الملحوظة في أطياف رامان، إزاحة زرقاء بالنسبة للجسيمات الدهنية المثبتة بواسطة CNT. وهذا يشير إلى إمكانية تغطية CNTs بجزيئات دهنية، كما هو موضح في هذا المخطط التوضيحي.

بعد مشاهدة هذه المراجعة، يجب أن يكون لديك فهم جيد لكيفية تحضير الجسيمات الهجينة من الدهون وأنابيب الكربون النانوية (CNT) كما تم توضيحه في خطوات قليلة وسهلة. وتتناول هذه الجسيمات الدهنية ذات البنية النانوية كيفية تعلم دمج الجزيئات الوظيفية ضمن التجميع الذاتي للدهون، وكذلك على سطح CNT، مما يمهد الطريق لاستكشاف الجزيئات النانوية الهجينة في العلاجات المدمجة ضد الأمراض الرئيسية.