التخليق، تغليف الهيموغلوبين والبيجيليشن ثنائي التعامد في جسيمات UiO-66 النانوية المسامية هرميا لتطبيقات توصيل الأكسجين

الغرض من هذا البحث هو تحديد أطر مستقرة للمعادن العضوية، وهي جسيمات نانوية قائمة على MOF لتغليف الهيموغلوبين وتوصيل الأكسجين. يمكن للشكل المسامي الهرمي أن يتغلب على حد حجم الكتلة اللاحقة لتغليف الهيموغلوبين، ويمكن لمجموعة السطح أن تعزز استقرار الجسيمات في البيئات الفسيولوجية. للبدء، قم بوزن دقيق 50 ملليغرام من جسيمات الأمين النانوية المسامية هرميا UIO 66 في قارورة دائرية قاعية بحجم 25 ملليتر.

أضف 10 ملليلتر من رباعي الهيدروفوران إلى القارورة. ثم قم بعمل سونيك فائق الصوت لمدة خمس دقائق لتشتت الجزيئات بالكامل، مما ينتج تعليق معتم ومنتظم. ضع قارورة القاع المستدير في حمام ماء مثلج على محرج مغناطيسي مضبوط على 400 دورة في الدقيقة.

باستخدام حقنة زجاجية، أضف 0.4 ملليلتر من نيتريت تيرت بيوتيل بشكل قطري خلال خمس دقائق مع الحفاظ على درجة الحرارة أقل من خمس درجات مئوية. أضف فورا 0.35 ملليلتر من أزيد ثلاثي ميثيل SL بشكل قطري تحت نفس الظروف الباردة. قد يظهر تدفق خفيف يدل على تقدم النيتروسا.

ثم لف حمام الماء المثلج بورق الألمنيوم لحماية التفاعل من الضوء. استمر في تحريك خليط التفاعل في حمام الماء المثلج طوال الليل. في اليوم التالي، اغسل وجفف المنتج كما هو موضح.

ثم استخدم مطيافية FTIR للتحقق من التحول الكيميائي. انقل خمسة ملليغرامات من جسيمات UIO 66 الأزيد المسامية هرميا إلى أنبوب طرد مركزي بسعة ملليترين. أضف 0.5 ملليلتر من مخزن HEPES وسونيت لمدة دقيقتين إلى خمس دقائق.

أضف 0.5 ملليلتر من مخزن HEPES يحتوي على 20 ملليغرام لكل ملليلتر من الهيموغلوبين، ثم قلب الأنبوب بلطف عدة مرات لتشتت الجسيمات النانوية بالكامل. الآن ضع الأنبوب على جهاز هزاز حراري واحتضن الأنبوب في درجة حرارة الغرفة مع هز 1,000 دورة في الدقيقة لمدة ساعتين. بعد الحضانة، قم بطرد المركزي بالأنبوب بدرجة حرارة 13,500 جرام لمدة خمس دقائق في درجة حرارة الغرفة، لإزالة جسيمات الأزيد المسامية المحملة بالهيموغلوبين، وهي UIO 66.

ثم اجمع الفائق بعناية لقياس كمية الهيموغلوبين غير المحبوس. اغسل الحبيبة بلطف ثلاث مرات بملليتر واحد من الماء فائق النقي عن طريق التوصيل صعودا وهبوطا لإزالة الهيموغلوبين الممتص بشكل فضفاض. ثم يجمع بعناية المادة الفائقة لكل غسلة لقياس كمية الهيموغلوبين المحبوس.

أعد تعليق الحبيبة النهائية في 0.5 ملليلتر من ماء فائق النقاء وتخزينه في الثلاجة قبل التوصيف. استخدم اختبار الهيموغلوبين من كبريتات الصوديوم لوريل لتحديد الهيموغلوبين المحبوس في الكبائن الفائقة المجمعة. قم بعمل 10 ميكرولتر من كل مادة فائقة في صفيحة ميكرو بحجم 96 بئر.

أضف 100 ميكرولتر من مادة كبريتات الصوديوم لوريل واحتضن لمدة خمس دقائق في درجة حرارة الغرفة في الظلام. باستخدام مقياس طياف فوق بنفسجي مرئي، قس الامتصاص عند 412 نانومتر. بعد ذلك، يتم تحضير تخفيف تسلسلي لمخزون الهيموغلوبين في مخزن HEPES لتوليد منحنى قياسي.

نقل التخفيفات المحضرة إلى صفيحة البئر 96 المحضرة لتوليد منحنى قياسي لتحويل قراءات الامتصاص إلى تركيزات الهيموغلوبين. انقل 10 ملليغرامات من الجسيمات النانوية الأزيدية المسامية الهرمية من UIO 66 إلى أنبوب طرد مركزي بسعة 2 ملليتر، يحتوي على 0.5 ملليلتر من الماء فائق النقاء وسونيك لمدة دقيقتين إلى خمس دقائق. أضف 20 ملليغرام من ثنائي البنزو سيكلو أوكتان، المعدلة بالبولي إيثيلين جليكول لتحقيق نسبة متساوية الإيمول بين البولي إيثيلين جليكول والجسيمات النانوية.

قم بتدوير الأنبوب بلطف حتى يتجانس الخليط. ضع الأنبوب على هزاز حراري وحضانه في درجة حرارة الغرفة، مع هز 1000 دورة في الدقيقة لمدة ساعة. ثم انقل الأنبوب إلى ثلاجة تحافظ على درجة حرارة أربع درجات مئوية لتفاعل طوال الليل.

قم بطرد مركزي للأنبوب بحرارة 12,000 جرام لمدة خمس دقائق في درجة حرارة الغرفة لإطلاق جسيمات UIO 66 النانوية المعدلة بالبولي إيثيلين جليكولات، المحملة بالهيموغلوبين، والمسامية هرميا. ثم تخلص من الفائق الذي يحتوي على البولي إيثيلين جليكول غير المتفاعل. غسل الحبيبات ثلاث مرات بماء فائق نقي بسعة ملليتر اثنين عن طريق التوصيل بأنابيب صعودا وهبوطا وطرد مركزي تحت نفس الظروف التي تم شرحها سابقا.

أعد تعليق جسيمات UIO 66 البولي إيثيلين غليكول المحملة بالهيموغلوبين المحملة بالتنقية والمسامية هرميا في ملليلتر من الماء فائق النقي. خزن التعليق عند أربع درجات مئوية. الغروية الناتجة تبدو متجانسة وذات طابع طفيف اللون، مما يدل على استقرار جيد في التشتت.

ثم تأكد من نجاح التشتت الضوئي الديناميكي، أو DLS. تم تحويل مجموعات الأمين السطحية بنجاح إلى أزيدات. وقد تم إثبات ذلك من خلال ظهور أزيد غير متماثل مميز، نطاق تمدد عند 2,122 سنتيمترا معكوسا في طيف FTIR لجسيمات الأزيد النانوية المسامية هرميا UIO 66.

كان هذا النطاق غائبا في جسيمات أمين UIO 66 النانوية المسامية هرميا. تم الإشارة إلى تغليف الهيموغلوبين بصريا من خلال تغير واضح في اللون الأصفر إلى الأحمر. انخفض امتصاص النيتروجين بعد تحميل الهيموغلوبين، مما يشير إلى احتلال جزيئات الهيموغلوبين للميزوبومات.

انخفض جهد زيتا لجسيمات الأزيد النانوية المسامية من UIO 66 من 42.9 ملي فولت إلى 20.4 ميلي فولت بعد تغليف الهيموغلوبين. تم تأكيد نجاح اقتران البولي إيثيلين غليكول من خلال اختفاء اهتزاز الأزيد الذي يمدد عند 2,122 سنتيمتر معكوسا، وظهور إشارات مرتبطة بالبولي إيثيلين جليكول في طيف FTIR. أظهر تحليل DLS زيادة في قطر الهيدروديناميكا من حوالي 114.9 إلى 140.8 نانومتر بعد التبجيل، مع الحفاظ على مؤشر PDI منخفض.

يتيح هذا الجسيم تصنيع جسيمات الشكل النانوية المسامية هرميا، وتغليف الهيموغلوبين، وتكسير السطح، وتقييم وظائف إطلاق الأكسجين. باستخدام هذا البروتوكول، يمكن إجراء توصيف كيميائي فيزيائي إضافي ودراسة وظيفية، بما في ذلك تحليل إطلاق الأكسجين في المختبر والتوافق الحيوي للجسيمات النانوية. يمكن للدراسات المستقبلية أن تركز على الحفاظ على وظيفة الهيموغلوبين لأسباب أطول، مثل دمج المكونات لمنع التدهور الجوهري.