Fonksiyonel silis Bioinspired yöntemiyle hazırlanması

Bu yöntemin temel avantajları, hızlı, kolay, çevre dostu olması ve malzemelerin uyarlanmasına izin vermesidir. Bu yöntem, biyo-esinlenmiş silikanın nasıl oluştuğu, biyomoleküllerin mevcut dahil edilme yolları ve sentetik sonrası malzeme muamelesi hakkında fikir verebilir. Genel olarak, bu yönteme yeni olan kişiler mücadele edecektir çünkü silika oluşumu hızlıdır ve optimum sonuçları elde etmek için belirli bir miktarda asidin hızlı bir şekilde eklenmesi gerekir.

Bu yöntem fikrine ilk olarak, ne kadar hafif olduğunu, koşulların enzimlerle uyumlu olduğunu fark ettiğimizde sahip olduk. Enzim performansını ve stabilitesini artırmak için bu yöntemi kullanmayı düşündük. Asit nötralizasyon adımı, nihai malzeme özellikleri için en önemli adım olduğundan, bu yöntemin görsel gösterimi kritik öneme sahiptir.

İlk olarak, 318.2 miligram sodyum silikat pentahidratı 180 mililitrelik plastik bir kaba tartın ve 20 mililitre deiyonize suda çözün. İkinci bir kapta, 58.1 miligram pentaetilen heksamin veya PEHA tartın ve 20 mililitre deiyonize su içinde çözün. Bu miktarda suyu, sodyum silikat pentahidratın çözünmesi için kullanılacak deiyonize su hacminden çıkarın.

Sentez sırasında yerinde kapsülleme yapmak için, önceden belirlenmiş bir protein kütlesini beş mililitre deiyonize suda çözün ve çözeltiyi toplam çözünme için buzdolabına koyun. Çözünme ilerlemesini ara sıra, tercihen karıştırmadan kontrol edin. Sodyum silikat, pentahidrat ve PEHA çözeltilerini kaplardan birinde birleştirin ve nihai çözelti hacmini 41.5 mililitre yapmak için yeterli deiyonize su ekleyin.

Taze hazırlanmış karışımı bir karıştırma plakasının üzerine yerleştirin ve tutarlı bir karıştırma sağlamak için bir karıştırma çubuğu ekleyin. Ardından, karıştırma çözeltisinde bir pH probunu askıya alın ve ilk pH'ı kaydedin. Önceden belirlenmiş miktarda bir molar hidroklorik asit ekleyerek senteze başlayın ve bulanıklığın hemen gelişimini gözlemleyin.

İlk kritik adım, silika oluşumunu başlatmak için hızlı bir şekilde asit eklenmesidir. PH'ın mümkün olduğunca hızlı bir şekilde yediye düşürülmesi gerekir. Kapsülleme gerçekleşiyorsa, asit ilavesi tamamlanır tamamlanmaz kapsülleyici çözeltiyi ekleyin.

Ardından, reaksiyonun tamamlandığını belirlemek için beş dakika sonra pH'ı kaydedin. Reaksiyon tamamlandıktan sonra, iki ile yedi arasında istenen pH'a ulaşılana kadar karışıma daha fazla hidroklorik asit ekleyerek üretilen silikanın bileşimini değiştirin ve süspansiyonun yaklaşık bir dakika stabilize olmasına izin verin. Bunu takiben, biyo-esinlenmiş silika süspansiyonunu 50 mililitrelik santrifüj tüplerine boşaltın, ardından süspansiyonu 15 dakika boyunca 5.000 g'da santrifüjleyin.

Santrifüjlemeden sonra, süpernatanı çıkarın ve daha fazla analiz için saklayın. Santrifüj tüplerini deiyonize su ile yeniden doldurun ve bir girdap karıştırıcı kullanarak silikayı yeniden süspanse edin. Biyomoleküllerin dahil edilmesi durumunda, kritik bir adım, daha fazla analiz edilmek üzere biyo-esinlenmiş silika yıkamadan süpernatantların verilmesidir.

Santrifüjleme ve yeniden süspansiyon adımlarını iki kez tekrarladıktan sonra, süpernatanı çıkarın ve silikayı seramik potalara kazıyın. Silikayı gece boyunca 85 derecelik bir fırında kurutun. Beş mililitrelik plastik bir şişede, 300 mikrolitre önceden hazırlanmış molibden mavisi reaktifi üç mililitre deiyonize su ile seyreltin.

Ardından 10 mikrolitre salisik asit test solüsyonu ekleyin ve karıştırmak için çalkalayın. 15 dakika sonra, sarı silikomolibdat kompleksini mavi izomerine indirgemek için önceden hazırlanmış 1.6 mililitre para-aminofenol sülfat indirgeyici ajan ekleyin. Bunu takiben, bir UV-vis spektrofotometresinde 810 nanometrede numune absorbansını ölçün ve bir kalibrasyon eğrisine karşı silikon konsantrasyonunu hesaplayın.

Tek kullanımlık pipet uçlarını kullanarak, önceden belirlenmiş miktarda Bradford reaktifi ekleyin ve atanan her küvete numune ekleyin. Her küveti üç kez ters çevirerek karıştırın ve 10 dakika gelişmesine izin verin. Daha sonra, saf süpernatanı boş olarak kullanarak 595 nanometrede absorbansı ölçün.

Her ölçümden kontrol numunesi absorbansını çıkararak her küvetin orijinal absorbansını hesaplayın. Şimdi, testin hassasiyetini etkileyebilecek rastgele dalgalanmalardan kaçınmak için BSA konsantrasyonuna karşı ölçülen absorbansı çizerek her deney seti için bir kalibrasyon eğrisi oluşturun. Son olarak, olası protein kaybını izlemek için yeniden süspansiyon sırasında her numune için protein içeriğini belirleyin.

Silika oluşturan reaksiyonun verimi tipik olarak %58 artı veya eksi %6,5'tir. Molibden mavisi spektroskopik yöntem, reaksiyona girmemiş monomerik silikat türlerinin yanı sıra polisilikatlar veya oligomerler oluşturmak için reaksiyona giren ancak pıhtılaşmak için yeterli boyuta ulaşmayı başaramayan türlerin miktarını tespit etti. Pıhtılaşma tamamlandıktan sonra, malzeme yüzeyleri, bileşim, gözeneklilik ve katkı maddesinin kimyasal aktivitesi gibi malzeme özelliklerinin ince ayarına izin veren asit elüsyonu kullanılarak kolayca değiştirilebilir. İlk santrifüjlemeden sonra süpernatantta BSA'nın yaklaşık% 50'si tespit edildi, bu da %50 immobilizasyon verimliliği ile ilgilidir.

Sonraki yıkamalarda BSA tespit edilmediğinden, BSA sentez sırasında sızıntı olmadan güvenli bir şekilde kapsüllenebilir. Silikanın FTIR spektrumu, BSA'lı numunelerde karakteristik amid bantları gösterdi, ancak kontrol numunelerinde göstermedi. Reaksiyona girmemiş reaktiflere BSA eklendiğinde, elde edilen kompozitte immobilizasyon verimliliğinde veya BSA miktarında önemli bir fark yoktu.

Silika oluşumu sırasında BSA eklendiğinde, immobilizasyon verimliliği ve üründeki BSA miktarı önemli ölçüde daha düşüktü. Bir kez ustalaştıktan sonra, bu teknik düzgün bir şekilde yapılırsa beş dakikadan daha kısa sürede yapılabilir. Bu prosedürü denerken, reaktanların ağırlıkları ve hacimleri konusunda doğru olmayı ve asidi tek bir dozda hızlı bir şekilde eklemeyi unutmamak önemlidir.

Bu prosedürü takiben, malzeme özellikleri ve morfolojisi ile biyomoleküllerin aktivitesi hakkında ek soruları yanıtlamak için FTIR, SCM, porozimetri ve enzim tahlilleri gibi diğer yöntemler gerçekleştirilebilir. Geliştirilmesinden sonra, bu teknik, biyo-esinlenmiş silika oluşumu alanındaki araştırmacıların, biyomoleküllerin yerinde kapsülleme yeteneği ile silika sentezlemek için hızlı, kolay, kontrol edilebilir ve çevre dostu bir yöntemi keşfetmelerinin yolunu açtı. Bu videoyu izledikten sonra, biyo-esinlenmiş bir yöntem kullanarak silikanın nasıl sentezleneceğini, biyomoleküllerin yerinde kapsülleneceğini, kapsülleme verimliliğinin nasıl ölçüleceğini ve katkı maddelerinin sentetik sonrası elüsasyonunun nasıl gerçekleştirileceğini iyi anlamış olmalısınız.

Aminler, asitler, biyomoleküller ile çalışmanın son derece tehlikeli olabileceğini ve bu prosedürü gerçekleştirirken KKD ve dökülme önleme gibi önlemlerin her zaman alınması gerektiğini unutmayın.