مواد پیشرفته و پوشش های نوین

مواد پیشرفته و پوشش های نوین

بررسی فرآیند دینامیک جذب سطحی پروتئین موسین در فصل مشترک آب و هوا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشکده مهندسی پلیمر و رنگ، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران
2 دانشکده مهندسی شیمی، دانشکده فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران
چکیده
پروتئین‌های موسین، از اجزاء اصلی لایه مخاطی دستگاه تنفسی انسان هستند که با عبورپذیری کنترل شده از طریق تشکیل ساختار شبکه‌ای و همچنین برهمکنش الکترواستاتیکی و فعالیت سطحی، علاوه بر وظیفه‌ی دفاعی در برابر عناصر خارجی، وظیفه‌ی ایجاد تعادل دینامیکی در بخش فوقانی دستگاه تنفسی را برعهده دارند. در این پژوهش نقش بار الکتریکی بر عملکرد پروتئین موسین، با معرفی و استفاده از روش آزمون پروفایل قطره برای اندازه‌گیری کشش سطحی دینامیکی و الاستیسیته سطحی برای محدوده وسیعی از غلظت‌های پروتئین موسین (از 1 تا 1000 نانومولار) در محلول بافری، مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج اندازه‌گیری دینامیک کشش سطحی، نشان دهنده سرعت بالای جذب این پروتئین بزرگ مولکول در فصل مشترک آب و هوا برای غلظت‌های بالای 100 نانومولار است. این موضوع به معنای تشکیل سریع لایه ساختار یافته محافظ در دستگاه تنفسی است. اندازه‌گیری مؤلفه الاستیتسیته سطح نیز با استفاده از نوسان سطح فصل مشترک در بسامدهای مختلف نشان دهنده مقادیر بالای الاستسیته در این لایه جذب ساختار یافته‌، است.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1] Contributors, W. (1970, January 1). The immune system. Handle Proxy.
[2] Jiménez, A., Vera, L., Lujan-Montelongo, J. (2021). An Overview of Antivirals for Treating lower respiratory Tract Infections. J. Mex. Chem. Soc., 1(66).
[3] Thiriet, M. (2013). Tissue functioning and remodeling in the circulatory and ventilatory systems, Chapter: Airway Surface Liquid and Respiratory Mucus. Springer New York.
[4] Hill, D. B., Long, R. F., Kissner, W. J., Atieh, E., Garbarine, I. C., Markovetz, M. R., Fontana, N., Christy, M., Habibpour, M., Tarran, R., Forest, M. G., Boucher, R. C., & Button, B. (2018). Pathological mucus and impaired mucus clearance in cystic fibrosis patients result from increased concentration, not altered pH. The European Respiratory Journal, 52(6), 1801297. .https://doi.org/10.1183/13993003.01297-2018
[5] Rubin BK. Physiology of airway mucus clearance. Respir Care. 2002 Jul;47(7):761-8. PMID: 12088546.
[6] Bansil, R., Stanley, E., & Lamont, J. T. (1995). Mucin biophysics. Annual Review of Physiology, 57(1), 635–657. https://doi.org/10.1146/annurev.ph.57.030195.003223
[7] Kim, K., McCracken, K., Lee, B., Shin, C., Jo, M., Lee, C., & Ko, K. (1997). Airway goblet cell mucin: Its structure and regulation of secretion. European Respiratory Journal, 10(11), 2644–2649. https://doi.org/10.1183/09031936.97.10112644
[8] Ahern, K., Rajagopal, I., & Tan, T. (2018). Biochemistry: Free For All.
[9] Holmén, J. M., Karlsson, N. G., Abdullah, L. H., Randell, S. H., Sheehan, J. K., Hansson, G. C., & Davis, C. W. (2004a). Mucins and their O-glycans from human bronchial epithelial cell cultures. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology, 287(4). https://doi.org/10.1152/ajplung.00108.2004
[10] Wardzala, C. L., Wood, A. M., Belnap, D. M., & Kramer, J. R. (2022). Mucins inhibit coronavirus infection in a Glycan-Dependent manner. ACS Central Science, 8(3), 351–360. https://doi.org/10.1021/acscentsci.1c01369
[11] H.N. Harkins, W.D. Harkins, The surface tension of blood serum, and the determination of the surface tension of biological fluids, J. Clin. Invest. 7 (1929) 263–281. https://doi.org/10.1172/JCI100228.
[12] C. Kotsmar, V. Pradines, V.S. Alahverdjieva, E.V. Aksenenko, V.B. Fainerman, V.I. Kovalchuk, J. Krägel, M.E. Leser, B.A. Noskov, R. Miller, Thermodynamics, adsorption kinetics and rheology of mixed protein– surfactant interfacial layers, Adv. Colloid Interface Sci. 150 (2009) 41–54. https://doi.org/10.1016/j.cis.2009.05.002.
[13] A. Maestro, C. Kotsmar, A. Javadi, R. Miller, F. Ortega, R.G. Rubio, Adsorption of β-casein-surfactant mixed layers at the air-water interface evaluated by interfacial rheology, J. Phys. Chem. B. 116 (2012) 4898–4907. https://doi.org/10.1021/jp301031y.
[14] A. Moosavi-Movahedi, J. Chamani, A. Taghavi, H. Moghadamnia, Proteins: Structure and Function, 1st ed., University of Tehran, Tehran, 2004.
[15] Shourni, S., Javadi, A., Hosseinpour, N., Bahramian, A., & Raoufi, M. (2022). Characterization of protein corona formation on nanoparticles via the analysis of dynamic interfacial properties: Bovine serum albumin - silica particle interaction. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 638, 128273. https://doi.org/10.1016/j.colsurfa.2022.
[16] 128273Javadi, A., Mucic, N., Karbaschi, M., Won, J., Lotfi, M., Dan, A., Ulaganathan, V., Gochev, G., Makievski, A. V., Kovalchuk, V. I., Kovalchuk, N. M., Krägel, J., & Miller, R. (2013). Characterization methods for liquid interfacial layers. European Physical Journal-special Topics, 222(1), 7–29. https://doi.org/10.1140/epjst/e2013-01822-3
[17] Javadi, A., Mucic, N., Karbaschi, M., Won, J., Lotfi, M., Dan, A., Ulaganathan, V., Gochev, G., Makievski, A. V., Kovalchuk, V. I., Kovalchuk, N. M., Krägel, J., & Miller, R. (2013b). Characterization methods for liquid interfacial layers. European Physical Journal-special Topics, 222(1), 7–29. https://doi.org/10.1140/epjst/e2013-01822-3
[18] F. Ravera, G. Loglio, V.I. Kovalchuk, Interfacial dilational rheology by oscillating bubble/drop methods, Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 15 (2010) 217–228. https://doi.org/10.1016/j.cocis.2010.04.001.
[19] B.C. Tripp, J.J. Magda, J.D. Andrade, Adsorption of Globular Proteins at the Air/Water Interface as Measured via Dynamic Surface Tension: Concentration Dependence, Mass-Transfer Considerations, and Adsorption Kinetics, J. Colloid Interface Sci. 173 (1995) 16–27. https://doi.org/10.1006/jcis.1995.1291.
[20] I. Yadav, V.K. Aswal, J. Kohlbrecher, Size-dependent interaction of silica nanoparticles with lysozyme and bovine serum albumin proteins, Phys. Rev. E. 93 (2016). https://doi.org/10.1103/PhysRevE.93.052601.
[21] S.A. Zholob, A. V. Makievski, R. Miller, V.B. Fainerman, Optimisation of calculation methods for determination of surface tensions by drop profile analysis tensiometry, Adv. Colloid Interface Sci. 134–135 (2007) 322–329. https://doi.org/10.1016/j.cis.2007.04.011.