Нанонахҳои зеин, ки бо электроспиннинг ҳосил шудаанд, маводи нанонахии бар пояи сафеда мебошанд, ки тавассути табдил додани зеин — яке аз сафедаҳои асосии захиравии ҷуворимакка — дар майдони баландшиддати барқӣ ба нахҳои бисёр борик ва пайваста ҳосил карда мешаванд. Ин таҳқиқоти таҷрибавӣ таъсири консентратсияи сафеда ва суръати таъминот, инчунин моддаҳои фаъоли сатҳии катионии triethyl benzyl ammonium chloride (TEBAC), анионии sodium dodecyl sulfate (SDS) ва ғайриионии Span-80-ро дар маҳлулҳои зеин, ки дар кислотаи сиркоии пиряхӣ омода шудаанд, ба диаметри нах, морфология, хосиятҳои механикӣ, таршавӣ, устуворӣ дар об, рафтори ҳароратӣ ва сохтори молекулавӣ омӯхтааст. Бо тағйирёбандаҳои раванд диаметри миёнаи нах дар ҳудуди 208,22–1001,90 nm тағйир ёфта, иловаи %2 моддаи фаъоли сатҳӣ диаметрро то тақрибан 100 nm коҳиш додааст. SDS хурдтарин диаметри миёнаи нахро ба вуҷуд оварда, TEBAC бошад байни борикӣ, устувории механикӣ ва нигоҳдории андоза дар муҳити обӣ натиҷаи мутавозинтаринро таъмин кардааст. Маҳдудияти асосии таҳқиқот он аст, ки самаранокии воқеии маҳсулотии ин нанонахҳо дар бастабандии фаъоли озуқаворӣ ё ҳамчун интиқолдиҳандаи идорашаванда ҳанӯз тасдиқ нашудааст.

Диаметри миёнаи намунаи ZNF_200, ки аз маҳлули 30% (w/v) зеин бо суръати таъминоти 0,5 mL/h ҳосил шудааст, 208,22 ± 46,93 nm мебошад. Вақте TEBAC, SDS ва Span-80 ба ҳамон маҳлули асосӣ нисбат ба зеин дар миқдори %2 (w/w) илова шуданд, диаметри миёнаи нахҳо мутаносибан 106,10 ± 18,58 nm, 98,92 ± 15,20 nm ва 106,11 ± 17,98 nm буд. Борикшавии нахҳо бо он алоқаманд дониста шудааст, ки моддаҳои фаъоли сатҳӣ кашиши сатҳии маҳлулро коҳиш дода, гузаронандагии барқиро баланд мекунанд ва дар натиҷа ҷараёни электроспиннинг ба кашиши бештари электростатикӣ дучор мешавад.

Навъи моддаи фаъоли сатҳӣ на танҳо диаметри нах, балки рафтори макроскопии шабакаи сафедавии ҳосилшударо низ тағйир додааст. Устувории кашишии TEBAC/ZNF то 63,26 MPa афзудааст, дар ҳоле ки SDS/ZNF ва Span-80/ZNF дарозшавии бештар ҳангоми кандашавӣ, вале устувории пасттари кашишӣ ва модули Young-и камтар нишон додаанд. Ҳар се моддаи фаъоли сатҳӣ кунҷи тамоси обро кам карда, таршавиро зиёд кардаанд; ҳамзамон ҳарорати гузариши шишагӣ ва натиҷаҳои термогравиметрӣ коҳиши устувории ҳароратиро нишон додаанд.

Аз ин рӯ, паёми асосии таҳқиқот ин нест, ки “нахи бориктар ҳамеша нахи беҳтар аст”. Интихоби моддаи фаъоли сатҳӣ байни кам кардани диаметр ва устувории механикӣ, чандирӣ, устувории обӣ, таршавӣ ва устувории ҳароратӣ тавозуни хосиятҳоро ба вуҷуд меорад.

Мушкилоти асосии таҳқиқот

Электроспиннинг ба он асос меёбад, ки маҳлули полимерӣ ё сафедавӣ дар майдони баландшиддати барқӣ ба ҷараёни борик табдил ёфта, ҳангоми дур шудани ҳалкунанда нахҳои миқёси микрометрӣ ё нанометрӣ ҳосил мешаванд. Масоҳати баланди хоси сатҳи нанонахҳо ва сохтори сӯрохдори ба ҳам пайвасти онҳо барои боркунии моддаҳои фаъол, озодкунии идорашаванда, филтратсия ва бастабандии озуқаворӣ аҳамият дорад.

Аммо диаметри нанонах танҳо бо шиддати татбиқшуда муайян намешавад. Консентратсияи полимер, печидагии занҷирҳои молекулавӣ, часпакии маҳлул, гузаронандагии барқӣ, кашиши сатҳӣ, суръати таъминот, масофаи сӯзан–коллектор ва шароити муҳит ҳамзамон ба рафтори ҷараён таъсир мерасонанд.

Дар биополимерҳои сафедавӣ, ба монанди зеин, консентратсияи хеле паст метавонад диаметри нахро кам кунад; аммо агар печидагии занҷирҳо нокифоя бошад, ба ҷойи нахи пайваста сохтори маҳтобмонанд ё зарраҳо дар натиҷаи electrospraying пайдо шуда метавонанд. Консентратсияи хеле баланд бошад, часпакиро зиёд карда, нахҳоро ғафс мекунад ва дар ҳолати шадид метавонад ба басташавии сопло оварда расонад.

Моддаи Фаъоли Сатҳӣ Ҳангоми Электроспиннинг Нахи Зеинро Чӣ Гуна Борик Мекунад?

Дар ин таҳқиқот моддаҳои фаъоли сатҳӣ бо коҳиш додани кашиши сатҳии маҳлули зеин ва баланд кардани гузаронандагии барқии он ба майдони барқӣ имкон додаанд, ки ҷараёни моеъро қавитар кашад; дар натиҷа нахҳои бе моддаи фаъоли сатҳӣ, ки тақрибан 200 nm буданд, то диаметри тақрибан 100 nm борик шудаанд; ҳамчунин таъсирҳои мутақобилаи зеин–сурфактант тартиби молекулавии занҷирҳои сафедаро низ тағйир додаанд.

Системаи зеин ва кислотаи сиркоии пиряхӣ

Зеин сафедаи растанӣ мебошад, ки бо сабаби хосиятҳое чун биотаҷзияшавӣ ва биомутобиқат дар барномаҳои озуқаворӣ ва биоматериалҳо истифода мешавад. Дар таҳқиқот ҳамчун ҳалкунанда %100 кислотаи сиркоии пиряхӣ истифода шудааст. Муаллифон ин системаи ҳалкунандаро аз сабаби мутобиқати он барои электроспиннинги пайвастаи зеин ва қобили истифода буданаш дар барномаҳои озуқаворӣ интихоб кардаанд.

Маҳлулҳои зеин дар консентратсияҳои 30%, 35% ва 40% (w/v) омода шудаанд. Зеини хока ба кислотаи сиркоии пиряхӣ илова шуда, дар ҳарорати хона 25 ± 2 °C як шаб бо омехтакунии магнитӣ нигоҳ дошта шудааст ва пеш аз электроспиннинг барои хориҷ шудани ҳубобчаҳои ҳаво 10 дақиқа интизор шудаанд.

Таъсири тағйирёбандаҳои раванд ба диаметри нах

Бо афзоиши консентратсияи зеин аз 30% то 40%, часпакӣ аз 0,32 Pa·s то 1,06 Pa·s зиёд шудааст. Часпакии баландтар печидагии қавитари занҷирҳои сафедаро дастгирӣ мекунад ва ба борикшавии ҷараён дар майдони барқӣ муқовимати бештар ба вуҷуд меорад. Дар ҳамон консентратсияи 40% зеин, бо афзоиши суръати таъминот аз 1,0 mL/h то 3,0 mL/h диаметри миёна аз 602,28 nm то 1001,90 nm зиёд шудааст.

Шароити асосии электроспиннинг

Таъсири се моддаи фаъоли сатҳӣ ба хосиятҳои маҳлул

TEBAC баландтарин гузаронандагии барқӣ ва пасттарин кашиши сатҳиро ба вуҷуд овардааст. Он ки диаметри нахи SDS каме аз TEBAC хурдтар аст, нишон медиҳад, ки диаметри нах танҳо функсияи одии ин ду тағйирёбандаи маҳлул нест; часпакӣ, таъсирҳои мутақобилаи электростатикӣ ва ташкилёбии молекулавӣ якҷо нақш доранд.

Оё TEBAC, SDS ва Span-80 Натиҷаи Якхела Медиҳанд?

Не; ҳар се нахҳои зеинро то миқёси тақрибан 100 nm борик кардаанд, аммо TEBAC устувории механикӣ ва нигоҳдории андозаро дар об беҳтар кардааст, дар ҳоле ки SDS ва Span-80 дарозшавиро ҳангоми кандашавӣ зиёд карда, устувории кашишӣ ва сахтиро коҳиш додаанд; аз ин рӯ навъи моддаи фаъоли сатҳӣ на танҳо ёрдамчии раванд, балки тағйирёбандаи маводие будааст, ки сохтори ниҳоии нанонахро роҳнамоӣ мекунад.

Механизми ташаккули ҷараёни электроспиннинг

Ҳангоми расидани маҳлули тозаи зеин ба нӯги капилляр қатраи овезон ба вуҷуд меояд. Бо татбиқи майдони барқӣ қатра бо қувваҳои электростатикӣ кашида шуда, ҷараён ба вуҷуд меояд. Ҳангоми ҳаракати ҷараён ба сӯи коллектор кислотаи сиркоии пиряхӣ бухор мешавад, занҷирҳои сафеда сахт шуда, нах ташаккул меёбад.

Ҳангоми илова кардани моддаи фаъоли сатҳӣ се тағйироти мувозӣ рух дода метавонанд:

1. Адсорбсия дар сарҳади газ–моеъ кашиши сатҳиро коҳиш медиҳад.
2. Намудҳои ионӣ ё молекулавӣ дар маҳлул гузаронандагии барқиро тағйир медиҳанд.
3. Молекулаҳои сурфактант метавонанд бо занҷирҳои зеин ва байни худ пайвастагиҳои молекулавӣ ё сохторҳои миселлӣ ба вуҷуд оранд.

Кашиши пасти сатҳӣ деформатсияи қатра ва ҷараёнро аз ҷониби майдони барқӣ осон мекунад, дар ҳоле ки зичии баланди заряд метавонад шиддати электростатикиро зиёд кунад. Ин ду таъсир ба кашидашавии бештари ҷараён ва ташаккули нахҳои бориктар мусоидат мекунанд.

Аҳамияти заряди моддаи фаъоли сатҳӣ

Зеин дар муҳити кислотаи сиркоии пиряхӣ заряди мусбат дорад. Аз ин рӯ SDS-и анионӣ, TEBAC-и катионӣ ва Span-80-и безаряд бо ҳамон сафеда ба як тарз таъсир намекунанд.

Гарчанде TEBAC катионӣ аст, он гузаронандагии маҳлулро то 225,67 µS/cm зиёд карда, кашиши сатҳиро то 36,72 mN/m коҳиш додааст. Гурӯҳи сарии манфии SDS метавонад бо зеини мусбат таъсири электростатикӣ дошта бошад. Азбаски Span-80 заряди ионӣ надорад, таъсири он асосан тавассути таъсирҳои ғайриионӣ сурат мегирад, гуфта шудааст.

Миқдори %2 моддаи фаъоли сатҳӣ, ки дар таҳқиқот истифода шудааст, аз ҷониби муаллифон аз консентратсияи мувофиқи критикии миселла болотар қабул шудааст. Аз ин рӯ гумон меравад, ки дар маҳлул ғайр аз молекулаҳои озод миселлаҳо ё пайвастагиҳои сафеда–сурфактант низ мавҷуд бошанд.

Тасвирҳои SEM дар шабакаи нах чӣ нишон доданд?

Дар таҳлили SEM барои ҳар намуна 200 нахи тасодуфӣ чен карда шудааст. Бо тағйир додани консентратсияи зеин ва суръати таъминот нахҳо диаметри гуногун дошта бошанд ҳам, дар маҷмӯъ морфологияи ҳамвор ва чӯбчамонанди худро нигоҳ доштаанд.

Илова кардани моддаҳои фаъоли сатҳӣ ғайр аз кам кардани диаметри миёна, паҳнои тақсимоти диаметрро танг карда, шабакаи зичтари нанонахҳоро ба вуҷуд овардааст. SDS/ZNF бо 98,92 ± 15,20 nm ҳамчун намунаи дорои хурдтарин диаметри миёна ва тангтарин тақсимот гузориш шудааст.

Озмоишҳои механикӣ чиро чен карданд?

Матҳои нанонах ба намунаҳои 30 mm × 3 mm бурида шуда, бо истифода аз universal testing machine дар суръати crosshead 5 mm/min ва 5 mm gauge length санҷида шудаанд. Аз ҳар намунаи нанонах панҷ порчаи озмоишӣ истифода шудааст.

Устувории кашишӣ:

\[ TS=\frac{F_m}{S} \]

Дар ин ҷо \(TS\) устувории кашишӣ, \(F_m\) қувваи максималии сабтшуда ва \(S\) масоҳати буриши намунаи нанонах мебошад. Агар қувва бо N ва масоҳат бо mm² истифода шавад, натиҷа бо MPa ифода мешавад.

Дарозшавӣ ҳангоми кандашавӣ:

\[ EB=\frac{(L_b-L_0)}{L_0}\times100\% \]

Дар ин ҷо \(L_b\) дарозӣ дар лаҳзаи кандашавӣ ва \(L_0\) дарозии ибтидоиро ифода мекунад. \(EB\) арзиши фоизии беандоза мебошад, ки то чӣ андоза пеш аз кандашавӣ дароз шудани маводро нишон медиҳад.

Ифодаи барои модули Young дар манбаъ:

\[ YM=\frac{F_m\times L_g}{S\times L_m} \]

мебошад. \(L_g\) gauge length ва \(L_m\) дарозии намуна дар бори максималӣ муайян шудааст. Модули Young сахтии чандирии маводро ифода мекунад; арзиши баландтар рафтори механикии сахттарро нишон медиҳад.

Таъсири диаметри нах ба хосиятҳои механикӣ

Барои ZNF_200 устувории кашишӣ 11,08 MPa, дарозшавӣ ҳангоми кандашавӣ %4,21 ва модули Young 0,97 GPa чен карда шудааст. Бо афзоиши диаметри нах устувории кашишӣ аввал зиёд шуда, баъд кам шудааст; баландтарин устувории кашишӣ дар ZNF_600 35,55 MPa буд.

Модули Young бо афзоиши диаметри нах аз 0,97 GPa то 6,77 GPa зиёд шуда, дарозшавӣ ҳангоми кандашавӣ кам шудааст. Намунаи ZNF_1000 бо %1,86 пасттарин дарозшавии ҳангоми кандашавиро нишон додааст.

Моддаҳои фаъоли сатҳӣ рафтори механикиро чӣ гуна тағйир доданд?

Таъсири TEBAC танҳо борик кардани нахҳо нест; ташкилёбии занҷирҳои сафеда ва шабакаи нах низ тағйир ёфтааст. Баръакс, SDS ва Span-80 шабакаҳои чандиртареро ба вуҷуд овардаанд, ки деформатсияи бештарро иҷозат медиҳанд, вале бори камтар мебардоранд.

Огоҳии дохили манбаъ дар бораи воҳид: Барои TEBAC/ZNF модули Young дар матни асосӣ ҳамчун “2,86 MPa” оварда шудааст. Дар ҳамон бахш дигар арзишҳои модули Young бо GPa дода шудаанд ва меҳвари модули Young дар Расми 2 низ дар миқёси GPa аст. Ин воҳиди дар манбаъ буда аз ҷониби Verianla хомӯшона тағйир дода нашудааст.

Таршавии сатҳ

Кунҷи тамоси об барои арзёбии дараҷаи таршавии сатҳ бо об истифода шудааст. Вақте диаметри нах аз тақрибан 200 nm то 1000 nm афзуд, кунҷи тамос аз 120,88° то 80,65° коҳиш ёфт. Манбаъ инро бо он алоқаманд медонад, ки сӯрохҳои калонтар дар нахҳои ғафс ба воридшавии об имкон медиҳанд.

Ҳар се моддаи фаъоли сатҳӣ нисбат ба нахҳои тақрибан 200 nm бе моддаи фаъоли сатҳӣ кунҷи тамосро кам кардаанд. Манбаъ инро ҳамчун гидрофилии бештар/таршавии баландтар шарҳ медиҳад.

Аз Нигоҳи Устуворӣ Ба Об Чаро TEBAC Фарқ Мекунад?

Дар озмоиши 24-соатаи ғӯтондан ба оби деионизатсияшуда TEBAC/ZNF %31,43 масоҳати ибтидоиро нигоҳ доштааст, дар ҳоле ки ZNF_200 бе моддаи фаъоли сатҳӣ %20,60, Span-80/ZNF %23,63 ва SDS/ZNF танҳо %2,07-ро нигоҳ доштаанд; аз ин рӯ TEBAC дар байни сурфактантҳои санҷидашуда ҳамроҳ бо борикии нах беҳтарин устувории андозагириро дар об таъмин кардааст.

Озмоиши 24-соатаи ғӯтондан ба об

Ҳар як мати нанонах дар андозаи 2,5 cm × 2,5 cm омода шуда, барои 24 соат ба 35 mL оби деионизатсияшуда ғӯтонда шудааст. Пас аз ғӯтондан намунаҳо аз раванди freeze-drying гузаронида шуда, морфологияи онҳо бо SEM санҷида шудааст.

Гузориш шудааст, ки ZNF_200, ZNF_400 ва ZNF_600-и бе моддаи фаъоли сатҳӣ пас аз 24 соат мутаносибан %20,60, %15,00 ва %29,68 масоҳати ибтидоии худро нигоҳ доштаанд. ZNF_1000 бошад дар аввал варам карда; пас аз 6 соат масоҳаташ %93,60-и ибтидоӣ буд, вале бо тамоси дарозтар якпорчагии худро аз даст додааст.

Дар баъзе ҷумлаҳои ин бахши матни манбаъ калимаи “volume” истифода мешавад. Аммо тавсифи таҷриба, сарлавҳаи Расми 4 ва меҳвари y-и график тағйироти масоҳатро чен мекунанд. Аз ин рӯ, дар ин ҷо бузургии миқдорӣ ҳамчун “масоҳати нигоҳдошташуда” ифода мешавад.

Рафтори ҳароратӣ: DSC

Дар таҷрибаҳои DSC тақрибан 5,0 ± 0,1 mg намуна истифода шудааст. Намунаҳо аввал дар ҳудуди 25–200 °C бо суръати 10 °C/min гарм карда шуда, баъд аз 200 °C то −10 °C хунук карда шуда, сипас боз аз −10–200 °C бо ҳамон суръат гарм карда шудаанд. Таҳлил дар атмосфераи нитроген гузаронида шуда, ҳарорати гузариши шишагӣ \(T_g\) аз скани дуюми гармкунӣ муайян шудааст.

Тағйирёбии диаметри нах дар ҳудуди 200–1000 nm \(T_g\)-ро танҳо то андозае маҳдуд тағйир додааст, аммо моддаҳои фаъоли сатҳӣ ҳарорати гузариши шишагиро ба таври назаррас кам кардаанд. Бузургтарин коҳиш дар TEBAC/ZNF дида шудааст.

Рафтори термогравиметрӣ

Дар таҳлили TGA тақрибан 5 mg намуна аз 25 °C то 600 °C бо суръати 10 °C/min гарм карда шудааст. Манбаъ се марҳилаи умумии талафоти массаҳоро муайян мекунад: талафи об дар поён аз 100 °C, таҷзияи пептидҳои вазни молекулавии паст дар 100–225 °C ва таҷзияи асосии ҳароратии зеин дар 225–600 °C.

Агар DSC ва TGA якҷо арзёбӣ шаванд, маълум мешавад, ки иловаи моддаи фаъоли сатҳӣ борикшавии нах ва таршавиро беҳтар мекунад, вале аз ҷиҳати устувории ҳароратӣ хароҷоти муайян дорад.

Омӯзиши таъсирҳои мутақобилаи молекулавӣ бо ATR–FTIR

Спектрҳои ATR–FTIR дар ҳудуди 4000–400 cm⁻¹, бо қобилияти ҷудокунии 4 cm⁻¹ ва 32 скан барои ҳар намуна сабт шудаанд. Сохтори дуюмдараҷаи сафеда дар минтақаи amide I дар ҳудуди 1600–1700 cm⁻¹ таҳлил шудааст.

Манбаъ ғайр аз бандҳои хоси amide I, amide II ва amide III-и зеин, инчунин ларзишҳои N–H ва C–H-ро пайгирӣ кардааст. Иловаи TEBAC, SDS ва Span-80 шиддат ва ҷойгиршавии қуллаҳои гуногунро тағйир дода, ба мавҷудияти таъсирҳои мутақобилаи молекулавӣ байни зеин ва моддаи фаъоли сатҳӣ ишора кардааст.

Гузориш шудааст, ки дар TEBAC/ZNF бандҳои 3296 ва 2966 cm⁻¹ мутаносибан ба 3311 ва 2988 cm⁻¹ кӯчидаанд. Иловаи SDS бандҳои атрофи 2966, 1541 ва 1243 cm⁻¹-ро тағйир дода, дар банди amide I аз 1654 то 1652 cm⁻¹ кӯчиши хурд ба вуҷуд овардааст. Барои Span-80 низ тағйирот дар шиддат ва ҷойгиршавии баъзе бандҳо дида шудааст; манбаъ ин системаро асосан бо таъсирҳои мутақобилаи ғайриэлектростатикӣ алоқаманд кардааст.

Сохтори дуюмдараҷаи сафеда

Бо афзоиши диаметри нах, афзоиш дар ҳиссаи β-sheet ва α-helix ва коҳиши намоён дар ҳиссаи β-turn мушоҳида шудааст. Дар байни намунаҳои дорои моддаи фаъоли сатҳӣ SDS/ZNF тағйироти аз ҳама намоёнро дар сохтори дуюмдараҷа нишон додааст, TEBAC/ZNF бошад тағйироти маҳдудтаринро нишон додааст.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Маводҳо

Зеин аз Sigma–Aldrich; %100 кислотаи сиркоии пиряхӣ аз Aladdin Inc.; SDS, Span-80 ва TEBAC аз Shanghai Macklin Biochemical Co., Ltd. гирифта шудаанд.

Омодасозии намуна

Маҳлулҳои 30%, 35% ва 40% (w/v) зеин дар 25 ± 2 °C бо омехтакунии магнитии якшаба омода шудаанд. Барои ҳар таҷрибаи электроспиннинг 2 mL маҳлул ба шприци 10 mL ворид карда шудааст. Дар таҷрибаҳои дорои моддаи фаъоли сатҳӣ ба маҳлули 30% зеин нисбат ба зеин %2 (w/w) TEBAC, SDS ё Span-80 илова шуда, пеш аз электроспиннинг дар ҳарорати хона боз 2 соат омехта шудааст.

Характеризатсияи маҳлул

Гузаронандагии барқӣ бо Starter 300 conductivity meter, часпакӣ бо DHR rotational rheometer ва кашиши сатҳӣ бо ADVance surface tensiometer чен карда шудаанд. Часпакӣ дар арзиши 100 s⁻¹ shear rate сабт шудааст. Ин таҷрибаҳо дар 25 ± 1 °C барои ҳар маҳлул дар се такрор гузаронида шудаанд.

SEM ва ченкунии диаметри нах

Морфологияи нанонахҳо бо scanning electron microscopy таҳқиқ шуда, пеш аз тасвиргирӣ намунаҳо бо тилло sputter-coated карда шудаанд. Диаметри нахҳо бо ImageJ 1.8.0 ҳисоб шуда, аз ҳар намуна 200 нахи тасодуфӣ чен карда шудааст.

Характеризатсияи механикӣ

Намунаҳои 30 mm × 3 mm дар universal testing machine бо 5 mm/min crosshead speed ва 5 mm gauge length санҷида шудаанд. Барои ҳар гурӯҳи нанонах панҷ намунаи озмоишӣ истифода шудааст. Устувории кашишӣ, дарозшавӣ ҳангоми кандашавӣ ва модули Young ҳисоб карда шудаанд.

Кунҷи тамоси об

Матҳои нанонах ба лампаи шишагӣ ба таври ҳамвор маҳкам карда шуда, ба сатҳ 3 µL оби дистиллшуда чаконда шудааст ва тасвирҳо дар дохили 5 сония гирифта шудаанд. Барои ҳар намуна панҷ ченкунии мустақил гузаронида шудааст.

Устуворӣ дар об

Намунаҳои нанонахии 2,5 cm × 2,5 cm дар 35 mL оби деионизатсияшуда барои 24 соат нигоҳ дошта шудаанд. Пас аз ғӯтондан намунаҳо ба раванди freeze-drying гузошта шуда, тағйироти макроскопии масоҳат ва морфологияи SEM таҳқиқ шудааст.

DSC ва TGA

Дар DSC 5,0 ± 0,1 mg намуна истифода шуда; гармкунии аввал 25–200 °C, хунуккунӣ 200 то −10 °C ва гармкунии дуюм −10–200 °C дар 10 °C/min анҷом дода шудааст. Дар TGA тақрибан 5 mg намуна дар 25–600 °C бо 10 °C/min гарм карда шудааст.

ATR–FTIR ва таҳлили сохтори дуюмдараҷа

Дар дастгоҳи Nicolet 6700 ATR–FTIR дар ҳудуди 4000–400 cm⁻¹ бо қобилияти ҷудокунии 4 cm⁻¹ 32 скан гирифта шудааст. Компонентҳои спектрии 1600–1700 cm⁻¹ дар минтақаи amide I бо PeakFit 4.12 ва OMNIC 9.2 арзёбӣ шудаанд.

Таҳлили оморӣ

Таҳлили оморӣ бо SPSS Statistics 20.0 гузаронида шудааст. Манбаъ мегӯяд, ки маълумоти умумӣ ҳамчун миёна ± инҳирофи стандартӣ бо \(n=3\) гузориш шудааст. Фарқиятҳои байни гурӯҳҳо бо one-way ANOVA ва Duncan multiple range test арзёбӣ шуда, ҳадди аҳамиятнокии оморӣ \(p<0.05\) гирифта шудааст.

Дар тартиботи махсуси озмоишӣ шумораи такрорҳо метавонад фарқ кунад: дар бахши санҷиши механикӣ панҷ намуна барои ҳар гурӯҳ ва дар кунҷи тамоси об панҷ ченкунии мустақил ба таври равшан нишон дода шудаанд. Аз ин рӯ, ифодаи умумии \(n=3\) дар манбаъ набояд ҳамчун як шумораи ягонаи такрор барои ҳамаи намудҳои ченкунӣ шарҳ дода шавад.

Муносибати раванд–сохтор–хосият

Натиҷаҳои таҳқиқот ба ҷойи як занҷири ягонаи тағйирёбанда механизми пайвастаи раванд–сохтор–хосиятро нишон медиҳанд:

Консентратсияи зеин / суръати таъминот / навъи сурфактант → часпакӣ, кашиши сатҳӣ ва гузаронандагии барқӣ → кашидашавии ҷараён ва ташкилёбии занҷир → диаметри нах ва морфологияи шабакаи нах → хосияти механикӣ, таршавӣ, устуворӣ дар об ва рафтори ҳароратӣ.

Дар ин занҷир ҳатман лозим нест, ки натиҷаҳои гуногун ба як самт тағйир ёбанд. SDS бориктарин нахҳоро ба вуҷуд овард, вале устувории механикиро хеле коҳиш дод. TEBAC бо вуҷуди ҳосил кардани нахҳои каме ғафстар, устувории кашишии хеле баландтар ва нигоҳдории беҳтари андоза дар обро таъмин кард.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот мустақиман дастгирӣ мекунад

• Дар шароити санҷидашудаи раванд, зиёд кардани консентратсияи зеин ва суръати таъминот диаметри нахро зиёд кардааст.
• Ҳар се иловаи %2 TEBAC, SDS ва Span-80 дар системаи 30% зеин диаметри нахро то тақрибан 100 nm кам кардаанд.
• SDS/ZNF бо 98,92 ± 15,20 nm хурдтарин диаметри миёнаи нахро додааст.
• TEBAC гузаронандагии маҳлулро аз ҳама бештар зиёд ва кашиши сатҳиро аз ҳама бештар кам кардааст.
• TEBAC/ZNF устувории кашиширо аз 11,08 MPa то 63,26 MPa зиёд кардааст.
• SDS ва Span-80 дарозшавиро ҳангоми кандашавӣ зиёд карда, устувории кашишӣ ва сахтиро кам кардаанд.
• Ҳар се моддаи фаъоли сатҳӣ кунҷи тамоси обро кам кардаанд.
• TEBAC/ZNF пас аз 24 соат нисбат ба ZNF_200 нигоҳдории бештари масоҳатро нишон додааст.
• Ҳар се моддаи фаъоли сатҳӣ дар арзёбии DSC/TGA бо тағйироте алоқаманд шудаанд, ки устувории ҳароратиро коҳиш медиҳанд.
• FTIR ва таҳлили сохтори дуюмдараҷа таъсирҳои гуногуни зеин–сурфактантро вобаста ба навъи сурфактант дастгирӣ кардаанд.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот мустақиман дастгирӣ намекунад

• Қобилияти ҳосил кардани нахҳои тақрибан 100 nm исбот намекунад, ки муҳлати нигоҳдорӣ дар бастабандии воқеии озуқаворӣ дароз шудааст.
• Таҳқиқот дар озуқавории бастабандишуда бо ин нанонахҳо бори микробӣ ё оксидшавии липидҳоро мустақиман чен накардааст.
• Боркунии моддаҳои фаъоли антимикробӣ ё антиоксидантӣ ва самаранокии озодкунии идорашаванда дар ин маҷмӯи таҷрибаҳо тасдиқ нашудааст.
• Шароити лаборатории электроспиннинг маънои онро надорад, ки истеҳсоли силсилавии саноатӣ тасдиқ шудааст.
• Он ки TEBAC дар ин ҷо иҷрои мутавозинтарини маводро таъмин кардааст, маънои онро надорад, ки дар ҳамаи системаҳои сафеда, ҳалкунанда ё моддаи фаъоли сатҳӣ ҳамин натиҷа ҳосил мешавад.
• Он ки SDS хурдтарин диаметри нахро додааст, онро барои ҳамаи барномаҳо беҳтарин интихоб намекунад.

Ҷиҳатҳои қавӣ ва маҳдудиятҳои таҳқиқот

Ҷиҳати муҳими қавии таҳқиқот он аст, ки танҳо диаметри нахро чен накарда, физикаи маҳлул, морфологияи SEM, хосиятҳои механикӣ, таршавии сатҳ, устуворӣ дар об, таҳлили ҳароратӣ ва спектроскопияи молекулавиро дар як система якҷо арзёбӣ кардааст. Бо ин роҳ, натиҷаҳои параметрҳои раванд на танҳо ба диаметри микроскопӣ, балки ба иҷрои макроскопии мавод низ муқоиса шудаанд.

Бо вуҷуди ин, таҳқиқот дар миқёси лабораторӣ анҷом дода шудааст. Муаллифон таъкид мекунанд, ки калон кардани миқёси электроспиннинги ёрирасони сурфактант ва такроршавандагии он бояд алоҳида омӯзонида шавад. Самаранокии бастабандии фаъол ва интиқоли идорашаванда дар системаҳои воқеии озуқаворӣ тасдиқ нашудааст.

Хусусан истифода ҳамчун қабати функсионалии интиқолдиҳандаи агентҳои антиоксидантӣ ё антимикробӣ дар маҳсулоти тару тоза ва коркардшудаи гӯсфанд натиҷаи таҷрибавии ин таҳқиқот нест, балки соҳаи истифодаест, ки барои тасдиқи оянда пешниҳод шудааст.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Таҳқиқоти аслӣ: Formation and Properties of Electrospun Zein Nanofibers from Glacial Acetic Acid Solutions: Effects of Process Variables and Surfactants

Муаллифон: Shumin Wang; Xiaolin Liang; Hanyu Chai; Shaohua Lin; Yankun Fu; Xiaofei Liu; Hongyu Li; Pengjie Wang.

Муаллифони масъул: Hongyu Li ва Pengjie Wang.

Муассисаҳо: College of Food and Bio-Engineering, Beijing Vocational College of Agriculture, Beijing, China; Department of Nutrition and Health, China Agricultural University, Beijing, China; Liaocheng Academy of Agricultural Sciences, Liaocheng, China.

Маҷалла: Foods.

Ношир: MDPI.

Сабти библиографӣ: Foods 2026, 15(17), 3156.

DOI: 10.3390/foods15173156

Навъи манбаъ: Мақолаи таҷрибавии таҳқиқотии тақризшуда.

Муҳаррири академӣ: Rui M. S. Cruz.

Қабул барои баррасӣ: 3 Август 2026.

Таҷдиди назар: 28 Август 2026.

Қабул: 1 Сентябр 2026.

Нашр: 5 Сентябр 2026.

Иҷозатнома: Creative Commons Attribution (CC BY).

Маблағгузорӣ: Лоиҳаи “Research on Key Common Technologies for Mutton Sheep Processing and High-Value Utilization of Its By-Products” дар доираи Key Special Project of “Technology Promotes Mongolia” Action, NMKJXM202204; инчунин China Dairy Industry Association Dairy Science and Technology Innovation Fund–Tetra Pak Special Project, CDIAKCJJ-TP-2025-002.

Кумитаи этикӣ: Татбиқ намешавад.

Ризоияти огоҳона: Татбиқ намешавад.

Дастрасии маълумот: Гуфта шудааст, ки саҳмҳои аслии таҳқиқот дар мақола ва Supplementary Materials мавҷуданд; саволҳои иловагӣ метавонанд ба corresponding authors ирсол шаванд.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон бархӯрди манфиатҳоро эълон накардаанд.

Саҳми муаллифон: Консептуализатсия Pengjie Wang ва Hongyu Li; усул Shumin Wang ва Xiaofei Liu; нармафзор Shaohua Lin; санҷиш Hanyu Chai ва Shaohua Lin; таҳлили формалӣ Yankun Fu; таҳқиқот Hongyu Li; захираҳо Shumin Wang ва Pengjie Wang; куратсияи маълумот Hanyu Chai ва Hongyu Li; тарҳи аввал Shumin Wang; баррасӣ ва таҳрир Xiaolin Liang; визуализатсия Xiaolin Liang; назорат Pengjie Wang; идоракунии лоиҳа Hongyu Li; дарёфти маблағгузорӣ Pengjie Wang ва Shumin Wang.

Ёддошти техникии дохили манбаъ: Модули Young-и TEBAC/ZNF дар матни асосӣ 2,86 MPa навишта шудааст, аммо миқёси модули Young дар ҳамон расм ва дигар намунаҳо бо воҳиди GPa мебошанд. Ҳамчунин дар баъзе ҷумлаҳои бахши ғӯтондан ба об ибораи “volume” истифода шудааст, дар ҳоле ки таҷриба ва Расми 4 таносуби масоҳатро чен мекунанд. Ин номувофиқиҳо хомӯшона ислоҳ нашудаанд.

Маҳдудияти асосии методологӣ: Таҳқиқот кори электроспиннинг ва характеризацияи мавод дар миқёси лабораторӣ мебошад. Масштабкунии саноатӣ, такроршавандагии дарозмуддати истеҳсол, муҳлати нигоҳдорӣ дар бастабандии воқеии озуқаворӣ, самаранокии антимикробӣ/антиоксидантӣ ва озодкунии идорашавандаи моддаи фаъол мустақиман санҷида нашудаанд.