شيمي زيستي

درحين ليزسلولي و بعد ازآن تركيبات تداخل كننده اي نظير آنزيمهاي پروتئولايتيك ، نمكها ، ليپيدها ، اسيدهاي نوكلئيك ، پلي ساكاريدها و فنل هاي گياهي بايد غيرفعال شده يا از نمونه تهيه شده خارج شوند.

در اين بخش به توضيح اين آلاينده ها و اثر آنها بر الکتروفورز دو بعدي پرداخته و روشهاي حذف آنها را شرح خواهيم داد.
3-3-3-1- پروتئازها
پروتئازهاي موجود و حاضر در نمونه بايد غيرفعال شوند تا از تخريب پروتئينها جلوگيري شود. درغير اينصورت پروتئازها با شکستن پروتئينها سبب پديدار شدن نقاط مصنوعي در نمايه دو بعدي مي شوند. روش‌هاي مختلفي براي مقابله با پروتئوليز ضمن آماده‌سازي نمونه وجود دارد, براي مثال استخراج پروتئين در pH بازي، جوشاندن نمونه در SDS ، و همچنين استفاده از مهاركننده‌هاي پروتئازها (PI) به تنهايي يا در تركيب با يکديگر.
مهارکننده هاي پروتئاز را مي توان به محلول ليز کننده افزود اما هميشه اين کار توصيه نمي شود, چراكه اين مواد ممكن است باعث ايجاد تغيير بار الکتريکی در پروتئينهای ديگر شده و سبب ايجاد نقاط مصنوعي شوند. راه حل هاي ديگر جوشاندن نمونه در بافري با pH بالا نظير بافر تريس است که داراي "SDS" باشد. براي غيرفعال كردن پروتئازها با pH پايين از رسوب دادن با "TCA" 20% بر روي يخ مي توان بهره جست.
اين نكته را بايد درنظر داشت كه غيرفعال سازي كامل تمام پروتئازها کاري بسيار سخت است. رسوب دهي توسط "TCA" و استن در كاهش تخريب پروتئينها و خارج ساختن تركيبات تداخل كننده معمولاً مفيد است. اما بايد كاملاً مراقب بود كه پروتئينها در اثر رسوب دادن ناقص و يا بعد از رسوب دادن, در حين محلول کردن دوباره، از دست نروند. نشان داده شده است که محلول‌هاي حاوي تيواوره 2 مولار و اوره 7 مولار كارآيي قابل توجهي در مهار پروتئينازهاي نمونه دارند. تيواوره علاوه بر مفيد بودن درحل كردن پروتئينها به عنوان يك مهاركننده قوي پروتئينازها نيز عمل مي کند.
3-3-3-2- اسيد هاي نوکلئيک
حضور اسيدهاي نوكلئيك نيز مي تواند درحين "IEF" مسئله ساز شود. اين امر ناشي از افزايش در ويسكوزيته ي نمونه و دربعضي از موارد ايجاد كمپلكسهايي با پروتئينهاي نمونه است كه منجر به مهاجرت غيرعادي و ايجاد رگه ها ي افقي و عمودي در نمايه ي ژل الکتروفورز دو بعدي مي شود. اگر مشكلاتي از اين قبيل بوجود آيد بهترين كار متلاشي كردن اسيدنوكلئيك با يك اندونوكلئاز خالص و مناسب و عاري از پروتئاز است. روش ديگر استفاده از توانايي آمفولايت ها در ايجاد كمپلكس با اسيدهاي نوكلئيك و بعد خارج كردن اين كمپلكس ها با اولترا سانتريفوژ است .
3-3-3-3- نمک ها
نمک ها با تغيير در رسانايي و قدرت عبور جريان الکتريکي در ژلهاي "IPG" باعٍث اختلال در "IEF" شده و تا زماني که يونهاي نمکها از انتهاي نوار هاي "IPG" خارج نشوند فوکوسينگ پروتئين ها محقق نخواهد شد, همين امر زمان فوکوسينگ را افزايش مي دهد. حضور نمک در نمونه, ممکن است باعث جابه جايي آب موجود در نوار"IPG" نيز شود, به طوريکه يک سمت ژل خشک و سمت ديگر متورم خواهد شد. از طرف ديگر وجود مقادير زياد نمک در نمونه باعث مي شود پروتئين ها در نواحي نسبتا" عريضي در دو انتهاي ژل فوکوس نشوند. به همين دلايل نمک اضافي موجود در نمونه ها يا بايد خارج شوند يا به کمترين حد ممکن تقليل داده شوند. همانطور که قبلا" اشاره شده است بايد غلظت نمک موجود درنمونه کمتر از 40 ميلي مولار باشد. زمانيکه نمونه در خيساندن ژل بار گيري مي شود بايد غلظت نمک کمتر از 10 ميلي مولار باشد.
براي نمک زدايي از روشهاي مختلفي مي توان استفاده کرد که رايجترين آنها استفاده از دياليز, تغليظ کننده هاي غشايي, ژل فيلتراسيون و رسوب دهي است. دياليز روشي بسيار کارآمد است که در آن کمترين مقدار از نمونه از دست داده ميشود. اما داراي روندي طولاني مدت است و احتيآج به حجم بالايي از محلول دارد. تغليظ کننده هاي غشايي يا دياليز همراه با سانتريفوژ سريعتر صورت ميگيرد, اما امکان اتصال پروتئين ها به غشا دياليز در اين روش بيشتر است. در ژل فيلتراسيون نيز امکان از دست رفتن پروتئين هاي نمونه زياد است.

3-3-3-4- روشهاي رسوبدهي
در روش هاي آماده سازي نمونه, رسوب دادن پروتئين ها به عنوان يک مرحله ي اختياري تلقي مي گردد. اين روش براي جدا کردن انتخابي پروتئين ها از مواد آلاينده و تداخل کننده در محلول مانند نمک ها, دترجنت ها, اسيد هاي نوکلئيک, و غيره به کار گرفته مي شود. از اين روش براي تغليظ پروتئين هاي موجود در يک نمونه که در حالت عادي بسيار رقيق باشند, نيز استفاده مي شود.
بايد توجه داشت که هيچ روش رسوب دهي به طور کامل کارآمد نيست و برخي از پروتئين ها بعد از رسوب داده شدن مجددا" محلول نمي شوند. به همين دليل بسته به هدف از انجام الکتروفورز دو بعدي استفاده کردن از اين روش را در دستور کار مي توان قرار داد. در صورتيکه هدف از انجام الکتروفورز دو بعدی به دست آوردن کاملترين نمايه دو بعدي يک نمونه باشد, بايد از انجام رسوب دهي صرف نظر کرد.

روشهاي آشكارسازي پروتئينها بر روي ژلهاي دوبعدي را مي توان به 5 نوع اساسي تقسيم كرد:

رنگ آميزي با رنگهاي آنيونيك نظير كوماسي بلو

رنگ آميزي منفي با كاتيونهاي فلزي مثل رنگ آميزي زينك يا روي

رنگ آميزي Silver يا نقره

فلورسانس

ايزوتوپهاي راديواكتيو با استفاده از اتوراديوگرافي ، فلوروگرافي يا فسفرو ايميجينگ

در اغلب اين روشهاي رنگ آميزي پلي پپتيد هاي تفكيك شده بايد حداقل چند ساعت درمحلولي حاوي اتانول, استيك اسيد و آب تثبيت شوند.
6-1- رنگ آميزي آبي کوماسي و ايميدازول

روش انتخابي برای رنگ آميزی ژل پس از انجام 2D-PAGE بستگی به طبيعت نمونه اوليه و هدف آزمايش دارد. برای شناسايی پروتئين ها با استفاده از ژل های Preparative و طيف سنجی جرمی يک روش رنگ آميزی قابل برگشت مورد نياز است. رنگ آميزی ژل پلی آکريل آميد با آبی کوماسی يا ايميدازول – روی نتايج مطلوبی بدست می دهد که با روشهای طيف سنجی جرمی سازگار است

آبی کوماسی اساساً اولين بار براي رنگ آميزی اسيدی پشم تهيه شد. دو گونه ي مختلف از اين رنگ وجود دارد که به نامهای آبی کوماسی G-250 و R-250 شناخته می شوند و به ترتيب دارای ته رنگ سبز و قرمز هستند. عدد 250 نيز معرف قدرت رنگ است که اولين بار توسط توليد کنندة آن Imperial Chemical Industries مورد استفاه قرارگرفت. اگر چه اين شرکت ديگر رنگ را توليد نمی کند ولی علامت تجاری اين محصول به آن تعلق دارد. روش رنگ آميزی رايج ژلهای پلی آکريل آميد با آبی کوماسی که در ترکيب با اسيد استيک و متانل بکار مي رود، سالهاست که مورد استفاده قرار می گيرد. رنگ کوماسی آبی G-250 با اسيدهای آمينه قليايی از جمله آرژی نين ، تيروزين ، ليزين و هيستيدين ايجاد کمپلکس می کند. اما رنگ شديد زمينه و متعاقب آن نياز به مراحل متعدد رنگ زدايی از نکات منفي اين روش است.

روش رنگ آميزی ايميدازول - روی که توسط Ortiz و همکارانش ابداع شد يک روش رنگ آميزی نگاتيو است که در آن زمينه ي ژل به جاي پروتئين ها رنگ می شود. در اين روش در مناطقی از ژل که حاوی پروتئين نيستند, کمپلکسي از "SDS" و ايميدازول روی رسوب ميکنند, که يک زمينه ي سفيد کدر روی ژل ايجاد می کند. مناطقی از ژل که حاوی پروتئين هستند شفاف باقی می مانند. اين روش رنگ آميزی به حساسيت روش نقره است و تنها نيم ساعت طول می کشد. علاوه بر اين ، نيازی به تثبيت پروتئين ها در ژل وجود ندارد. برهم کنشی بين رنگ و پروتئين وجود ندارد ودر صورت نياز، ژل را کاملاٌ می توان رنگ زدايی کرد. در اينجا هر دو روش شرح داده می شود . اين روشها را برای ژلهای 2-D آناليتيکال و ژلهای SDS-PAGE هم می توان بکار برد. برای ژلهای نازک تر ( کمتر از يک ميلی متر ) زمان انکوباسيون در روش ايميدازول- روی را می توان کاهش داد.

همة محلولها بايد در ظروف شيشه ای و با آب مقطر ديونيزه تهيه شوند. محلولهای رنگ آميزی آبی کوماسی G-250 عبارتند از محلول تثبيت کننده و محلول رنگ آبی کوماسی G-250. محلول های روش رنگ آميزی منفی ايميدازول-روی عبارتند از محلول کربنات سديم، محلول ايميدازول SDS ،محلول استات روی. هرگونه ذرات معلق بايد توسط کاغذ ----- Whatman شماره 1 صاف شود. در اين روش ها تمام محلول ها و ژلها بايد با دستکش کار شوند و تمام مراحل کار در دمای اتاق و در ظروف رنگ آميزی و روی شيکر[1] انجام شود.

در روش رنگ آميزی با آبی کوماسی G-250, تثبيت ژل بلافاصله پس از الکتروفورز انجام می شود. با اين وجود بايد توجه داشت که مرحله تثبيت کردن در اين روش رنگ آميزی يک ضرورت نيست.

مرحله تثبيت ژل در روش ايميدازول-روی ضروری نيست و ژلها بلافاصله پس از الکتروفورز رنگ آميزی می شوند. برای مشاهده ي بهتر، رنگ آميزی ژل در يک زمينه تيره برای تشخيص نحوه ي ظهور رنگ ايده آل خواهد بود. هنگامی که وضوح مطلوب بر روی ژل مشاهده شد پروتئين ها بصورت مناطق شفاف در يک زمينة مات سفيد خود را نشان می دهند.

نکته ها :

رنگ آميزی با آبی کوماسی R-250 با روشهای طيف سنجی جرمی سازگاراست.

تفاوتهايی در حساسيت و زمان رنگ آميزی روشهای شرح داده شدة فوق وجود دارد. تجربه نشان داده است که حساسيت روش رنگ آميزی ايميدازول روی به اندازة روش نقره است (10-1 نانوگرم BSA ) و حدود نيم ساعت طول می کشد. در بين روشهای فوق ، روش رنگ آميزی منفی از همه سريعتر و حساستر است. اما اين ژلها اندکی شکننده تر بنظر مي رسند و درصورت نگهداری طولانی مدت مستعد خشک شدن هستند. ضمناً برای مشاهده نياز به زمينة تيره دارند. روش استاندارد کوماسی R-250 از بقيه حساسيت کمتری دارد و الکل زيادی نيز مصرف می کند.

اگر با ژل ها با ملايمت رفتار نشود ترک می خورند و می شکنند. اگر چنين اتفاقاتی برای ژل زياد روی می دهد اکريل آميد را با دورآکريل[2] جايگزين کنيد.

ظرف رنگ آميزی بايد به گونه ای انتخاب شود که اندکی بزرگتر از ژل باشد. ژلها به ويژه ژلهای بزرگ، بايد در ظروف جداگانه رنگ آميزی شوند. ظروف پلاستيکی مناسب برای رنگ آميزی ارجحيت دارند اما ظروف شيشه ای نيز مناسب هستند .

طيف سنجی پپتيدی و طيف مربوط به ترادف پپتيدها را با کيفيت خوبی می توان از پروتئين بدست آمده از يک الی چهار نقطه بدست آمده از ژلهای مشابهی که با هرکدام از روشهای رنگ آميزی گفته شده در اين بخش رنگ شده باشند بدست آورد. آبی کوماسی را می توان در طی هضم داخل ژل توسط تريپسين، با کمک حلالهای آلی از بين برد. تکه ژلهايی که توسط ايميدازول- روی رنگ آميزی شده اند را می توان پيش از قراردادن در معرض تريپسين، توسط اسيد سيتريک 2% رنگ زدايی کرد. البته اين کار ضروری نيست . بايد توجه نمود که رنگ آميزی نقره نيز با اعمال تغييراتی می تواند با طيف سنجی جرمی سازگار شوند.
6-2- روش رنگ آميزی کوماسی کلوئيدی:

در سال 1985 Neuhoff روشی حساس برای رنگ آميزی پروتئين در ژلهای آکريلاميد بر پاية ويژگی کلوئيدی آبی کوماسی G-250 ارائه کرد. اين روش درکمتر از يک ساعت پروتئين ها را در يک زمينه تميز و با حساسيتی درحدود روش نقره رنگ آميزی می کند. اين روش بعداً توسط همان گروه بهبود يافت.

افزودن متانل و سولفات آمونيوم به محلولی از آبی کوماسی G-250 در اسيد فسفريک رقيق، رنگ مذکور را به سمت شکل کلوئيدی آن سوق می دهد. در طی رنگ آميزی، تعادلی بين اشکال کلوئيدی وفرم پراکنده مولکولی رنگ وجود دارد. فرم پراکنده رنگ وارد ماتريکس ژل می شود و پروتئين ها را رنگ می کند. حال آنکه فرم کلوئيدی بيرون نگه داشته می شود و به اين ترتيب از رنگ آميزی زمينه پرهيز می شود.

پروتکل های متعددی برای رنگ آميزی با کوماسی و نيز تعداد مختلفی رنگ کوماسی وجود دارد. اين روشها سريع و ارزان هستند هرچند که مرحله تهيه رنگ می تواند اندکی همراه با آلودگی با رنگ باشد. بهتر است محلول رنگ را به فواصل زمانی مشخصی تجديد کرد چون رنگ کهنه حساسيت خود را از دست می دهد. همچنين می توان محلولهای آماده رنگ را البته با قيمت بيشتر خريداری کرد. اغلب شرکتهايی که اين رنگها را توليد می کنند ادعا می کنند که اين رنگها از رنگهای کوماسی مرسوم حساستر هستند و رنگ زدايی کمتر احتياج دارند و بعلاوه ، مواد غير پروتئينی از جمله پلی ساکاريدها را هم رنگ می کند.

تمام مراحل کار روی يک شيکر چرخان با دور ملايم انجام می شوند. بدنبال الکتروفورز، ژل را در محلول رنگ کوماسی کلوئيدی قرار می گيرد. محلول رنگ را پيش از استفاده نبايد صاف کرد. ژل حدود 6 ساعت يا شب تا صبح درمحلول رنگ قرار داده می شود. در انتها ژل چندين بار با آب مقطر شسته می شود تا زمينة ژل شفاف شود .
6-3- رنگ آميزي نيترات نقره

رنگ آميزي نقره ژلهاي پلي آکريل آميد اولين بار در سال 1979 توسط Switzer و همکارانش، معرفي شد، و به دليل حساسيت بالاي آن به سرعت عموميت پيدا کرد. حساسيت اين روش حدودا" صد بار بيشتر از روش رنگ آميزي با آبي کوماسي است. با اين وجود، دستورالعمل هاي اوليه رنگ آميزي نقره خالي از اشکال نبودندو رنگهاي پس زمينه روي ژل و متعاقباً کاهش حساسيت و کاهش تکرارپذيري مکرراً تجربه مي شد.

اين موضوع منجر شد به اينکه بسياري از نويسندگان پروتوکل هاي اصلاح شده اي را پيشنهاد کنند بنحوي که امروزه بيش از يکصد پروتوکل مختلف براي رنگ آميزي نقره در منابع علمي يافت مي شود. با اين وجود ، تمام اين روشها بر پايه اصول مشترکي قرار دارند

مرحله اول عبارتست از تثبيت يا fixation و هدف آن غيرمحلول نمودن پروتئين ها در درون ژل و نيز شستن ترکيبات تداخل کننده اي است که در ژلهاي 2-D وجود دارند, از جمله گلايسين ، تريس ، SDS و کريرآمفولايت هايي که در ته ژلها وجود دارند.

مرحله دوم حساس نمودن است و هدف از اين مرحله افزايش دادن امکان ظهور نقاط در مراحل بعدي است. ترکيبات بي شماري براي اين منظور پيشنهاد شده اند. تمام اين ترکيبات به پروتئين ها متصل مي شوند و همچنين قادرند که به يون نقره متصل شوند و يا اينکه يون نقره را به نقره فلزي يا سولفيد نقره تبديل کنند. مرحله حساس نمودن گاهي با مرحله فيکس کردن همزمان انجام مي شود.

مرحله سوم اضافه کردن نقره است که در اين مرحله مي توان از نيترات نقره ساده يا نقره آمونياکي استفاده کرد.

مرحله چهارم و آخر عبارتست از ظهور ژلهايي که در نيترات نقره غوطه ور بوده اند. محلول ظهور حاوي فرم آلدئيد ، کربنات و تيوسولفات است. استفاده از ترکيب اخير که توسط Blum و همکاران معرفي شده است باعث کاهش قابل ملاحظه اي در پس زمينه و نيز ظهور کامل تصوير مي شود. در ژلهايي که در محلول نقره آمونياکي بوده اند محلول ظهور بايد حاوي فرمالدئيد و اسيدسيتريک باشد. براي کاهش رنگ زمينه همچنين مي توان ژل را پيش از مرحله ظهور مختصراً در تيوسولفات قرار داد يا اينکه آنرا درمحلول ظهور لحاظ کرد. زماني که حدمطلوب ظهور تصوير بدست آمد، با قراردادن ژن در محلول متوقف کننده از ادامه ظهور جلوگيري مي شود. اين محلول عموماً محتوي اسيداستيک و يک آمين است که pH آنرا به 7 برساند. تثبيت نهايي تصوير ژل با شستن کامل آن در آب بدست مي آيد.

عموما" از ظروف شيشه اي يا ظروف دردار پلي اتيلن براي رنگ آميزي نقره استفاده مي شود. ظروف پلاستيکي هرچند ارزانتر هستند ولي تميز کردن آنها سخت تر است. همچنين بسيار بايد مراقب بود که خراشيده نشوند چراکه اين خراشها مخزن نقره خواهند شد و در رنگ آميزي اختلال ايجاد خواهند کرد. باقيمانده نقره را به سادگي مي توان از اين ظروف پلاستيکي توسط يک پارچه نرم آغشته به اتانل پاک کرد. اگر اين روش کافي نبود مي توان با محلول احيا کننده Farmer رنگ را به سادگي پاک نمود. ترکيبات اين محلول عبارتند از : 1/0 درصد کربنات سديم ، 3/0 درصد هگزاسيانوفرات[III] پتاسيم، و 6/0 درصد تيوسولفات سديم . در انتها شستن جعبه با آب و اتانل اين پروسه را کامل مي کند.

مواد مورد استفاده در اين روش بطور کلي بايد داراي رتبه استاندارد pro-analysis باشند:

آب بايد بوسيله رزين هاي تعويض يوني خالص شده باشد و با داشتن مقاومت بيشتر از پانزده مگااهم بر سانتيمتر (>15MΩ/cm) داراي کيفيت مناسب باشد. استفاده از آب مقطر مي تواندهمراه با نتايج غيرقابل پيش بيني باشد.

از محلول 40%-37 فرمالدئيد استفاده مي شود. اين محلول در دماي اتاق تا ماه ها پايدار است. نگهداري اين محلول در دماي 4 درجه سانتيگراد منجر به پليمريزه شدن و رسوب آن مي شود.

تيوسولفات سديم بصورت محلول 10% وزن به حجم (w/v) پنتاهيدراتِ تيوسولفات سديم در آب مورد استفاده قرارمي گيرد. مقادير کمي از اين محلول مثلاً 10 ميلي ليتر، بصورت هفتگي تهيه و در دماي اتاق نگهداري مي شود.

گلوتارآلدئيد : بصورت محلول 50% خريداري ميشود و در دماي 4 درجه سانتيگراد تا ماه ها نگهداري مي شود. گلوتارآلدئيد مورد استفاده بايد از کيفيت خوبي برخوردار باشد اما درهرحال استفاده از نوع Microscopy-grade آن لزومي ندارد. از محلول هاي زرد رنگ آن نبايد استفاده کرد.

اتانل 95% را مي توان بدون هيچ محاسبه حجم بکار برد و نيز نيازي به اتانل خالص نيست. استفاده از الکل هاي تقليبي (denatured) توصيه نمي شود.

محلول2 مولار اسيدسيتريک را مي توان تهيه و تا ماه ها در دماي اتاق نگهداري کرد.

محلول استات پتاسيم : غلظت 5 مولار تا ماهها در دماي اتاق قابل نگهداري است.

محلول يک نرمال نيترات نقره (Fluka) از پودر آن ارزانتر است و تا ماهها در يک ظرف تيره در يخچال قابل نگهداري است.

محلول يک نرمال هيدروکسيدسديم به کار مي رود.

محلول 5 نرمال هيدروکسيد آمونيوم را مي توان تهيه و در يخچال نگهداري کرد.

براي رنگ آميزي هر ژل ، حجم محلول مورد استفاده در هر مرحله بايد حداقل پنج برابر حجم ژل باشدبه طوريکه محلول کاملا" ژل را بپوشاند. تعدادي از پروتکلهايي که مي توانند مورد استفاده قرار بگيرند در ذيل ملاحظه مي شوند

6-3-1-1- رنگ آميزي نقره آمونياکي

محلول فيکساسيون که عبارتست از 25% حجمي اتانل و 4% حجمي فرمالدئيد.

محلول حساس کننده حاوي 05/0 درصد (w/v) 2-7 نفتالن دي سولفات دي سديم محلول نقره آمونياکي که به اين صورت تهيه مي شود: 480 ميلي ليتر آب درون يک فلاسک ريخته مي شود و با همزن مغناطيسي شديدا" مخلوط مي شود.. سپس به آن به ترتيب 5/7 ميلي ليتر محلول يک نرمال هيدروکسيد سديم ، 5/7 ميلي ليتر محلول 5 نرمال هيدروکسيد آمونيوم و 12 ميلي ليتر محلول يک نرمال نيترات نقره افزوده مي شود. درحين افزودن محلول نيترات نقره يک رسوب قهوه اي بطور گذرا پديدار مي شود که بايد ظرف چند ثانيه ناپديد شود. محلول مورد استفاده بايد کاملاً شفاف باشد. اين محلول براي رنگ آميزي 4 ژل کوچک کافي است.

محلول ظهور حاوي يک ميلي ليتر محلول 37% فرمالدئيد و 180 ميکروليتر اسيد سيتريک2 مولار در يک ليتر مي باشد .

محلول توقف حاوي بيست ميلي ليتر اسيداستيک و 5 ميلي ليتر اتانل آمين در ليتر است.

اين روش مبني بر روش Eschenbruch و Bürk است که در کليات آن تغييراتي ايجاد شده است. براي حصول نتايج مطلوب تغييراتي بايد در سطح قالب ريزي ژل ايجاد شود. بدين ترتيب که بجاي استفاده از بيس اکريلاميد از پيپرازين دي اکريلاميد (PDA) استفاده مي شود. همچنين تيوسولفات نيز در مرحله پليمريزاسيون به ژل افزوده مي شود. درعمل ، سيستم آغازگر متشکل از يک ميکروليتر TEMED، 10ميکروليتر محلول 10% تيوسولفات سديم و 10 ميکروليتر محلول 10% پرسولفات آمونيوم به ازاي هرميلي ليتر از مخلوط ژل مي باشد. اين مقادير متضمن شکل گيري صحيح ژل و حداقل رنگ زمينه درطي رنگ آميزي مي باشد.

بعد از الکتروفورز ، روش رنگ آميزي نقره به شرح زير انجام مي شود :

قالب ژل را بازکنيد و ژل را 5 تا 10 دقيقه در آب بشوييد.

ژل را يک ساعت درمحلول فيکس کننده قراردهيد

دو مرحله پانزده دقيقه اي ژل را درآب بشوييد.

ژل را در محلول حساس کننده از شب تا صبح قراردهيد.

شش مرحله بيست دقيقه درآب بشوييد.

درمحلول نقره آمونياکي بمدت 30 تا 60 دقيقه قراردهيد.

شش تا بيست دقيقه در آب بشوييد.

ژل را درمحلول ظهور ظاهر کنيد.

ظهور را با محلول توقف خاتمه دهيد. ژل را نيم تا يک ساعت در اين محلول قرار دهيد.

پيش از خشک کردن يا دانستيومتري ، ژل را چندبار با آب بشوييد.



6-3-1-2- محلول هاي مورد نياز براي روش رنگ آميزي نقره سريع :

محلول فيکس : 5% اسيداستيک ، 30% اتانل

محلول حساس کننده : 2 ميلي ليتر محلول 10% تيوسولفات سديم در ليتر.

محلول نقره : 7/0 ميلي ليتر محلول 37% فرمالدئيد و 5/12 ميلي ليتر محلول يک نرمال نيترات نقره در ليتر.

محلول ظهور : 30گرم کربنات پتاسيم خشک ، 250 ميکروليتر محلول 37% فرمالدئيد و 125 ميکروليتر محلول 10% تيوسولفات سديم در ليتر.

محلول توقف : 40گرم تريس و 20 ميلي ليتر اسيداستيک در ليتر.

اين پروتکل براساس روش Blum و همکاران که در آن تغييراتي داده شده است, انجام مي شود.

ژل را 3 تا 30 دقيقه درمحلول فيکس کننده قراردهيد.

ژل را با آب 2 بار و هر مرتبه 10 دقيقه بشوييد.

براي حساس کردن ژل آنرا يک دقيقه درمحلول حساس کننده قرار دهيد.

1 دقيقه در آب قرار دهيد.

حداقل 30 دقيقه در محلول نقره قراردهيد.

ژل را 5 الي 15 ثانيه در آب بشوييد.

تصوير را درمحلول ظهور ظاهر کنيد. اين مرحله 10 الي20 دقيقه طول مي کشد .

ظهور را به مدت 30 الي 60 دقيقه با محلول توقف خاتمه دهيد.

ژل را پيش از خشک کردن يا دانسيتومتري چندبار با آب بشوييد.



6-3-1-3- رنگ آميزي نقره ژلهاي داراي فيلم نگهدارنده:

محلول فيکس : 5% اسيداستيک ، 30% اتانل

محلول حساس کننده : 5/0 مولار استات پتاسيم ، 5/0 درصد گلوتارالدئيد ، 25% اتانل و 3 گرم در ليتر تتراتيونات پتاسيم (نکته 10 و 11 را ببينيد).

محلول رنگ آميزي نقره : 5/0 ميلي ليتر فرمالدئيد 37% و 5/12 ميلي ليتر محلول نقره يک نرمال در يک ليتر محلول.

محلول ظهور : 30گرم کربنات پتاسيم خشک ، 250 ميکروليتر محلول 37% فرمالدئيد و 125 ميکروليتر محلول 10% تيوسولفات سديم در ليتر.

محلول توقف : 40گرم تريس و 20 ميلي ليتر اسيداستيک در ليتر.

در اين روش تنها در هر ظرف مي توان يک ژل را رنگ آميزي کرد.

ژل را فيکس کنيد (3*30 دقیقه).

ژل را 30 الي 60 دقيقه درمحلول حساس کننده قراردهيد .

در آب بشوييد (15 * 4 دقيقه ).

بمدت 5 الي 10 ثانيه با آب بشوييد ( نکته 8 را ببينيد).

با استفاده از محلول توقف ظهور بمدت 30 الي 60 دقيقه ظهور را متوقف کنيد.

پيش از خشک کردن يا دانسيتومتري از ژل چندبار آنرا در آب بشوييد.

نکته ها :

تفاوت در پروتکل هاي مختلف رنگ آميزي نقره يا مربوط به زمان هرمرحله و يا در ترکيب محلولهاي هرمرحله هستند. تغييرات عمده در ارتباط با غلظت معرف نقره، يا ماهيت و غلظت محلول حساس کننده مي باشند. تنها موارد معدودي از مقايسه پروتکل هاي رنگ آميزي نقره منتشر شده اند . از ميان اين مقايسات ، پروتوکل هاي منتخب در بخشهاي قبلي ارائه شدند. انتخاب يک پروتوکل به امکانات آزمايشگاهي يک آزمايش و نيز به نيازهاي آزمايشگر (سرعت ، قابليت تکرار و غيره ) بستگي دارد. رهنمود هاي زير را مي توان در اين رابطه پيشنهاد کرد :

حداکثر حساسيت از يک روش به روش ديگر تفاوت گسترده اي ندارد. تفاوتها اصلي در يکنواختي رنگ آميزي از يک پروتئين به پروتئين ديگر ، قابليت تکرار در رنگ آميزي ، سرعت روش، و انطباق آن بر پروتکل هاي مختلف 2-D است.

بطور کلي، روشهايي که در آنها از نقره آمونياکي استفاده ميشود نتايج بسيار يکساني بدست مي دهند و آثار رنگي (Color Effects) آن حداقل هستند و بنابراين براي ژلهاي 2-D که در آنها از محدوده وسيع pH استفاده مي شود بسيار توصيه مي شوند. با اين وجود ، اين روشها داراي نقصهاي کوچکي هستند که مانع استفاده عمومي آنها مي شود.

معرف نقره نسبت به غلظت آمونياک بسيار حساس است. از آنجا که آمونياک بسيار فرار است باعث مشکلاتي در تکرار پذيري اين روش در طي زمان مي شود. با استفاده از محلولهاي آمونياک تيترشده تجارتي مي توان تا حدود زيادي اين مشکلات را برطرف نمود.

نقره آمونياکي با تمام سيستم هاي ژلهاي SDS سازگار نيست. سيستم هايي که در آنها از Tricine يا Bicine بعنوان يون دنبال کننده استفاده مي شود با رنگ آميزي نقره آمونياکي سازگار نيستند.

رنگ آميزي نقره آمونياکي براي ژلهايي که فيلم نگهدارنده دارند توصيه نمي شود. در چنين مواردي آينه هاي نقره اي در ژل مکرراً مشاهده مي شود.

پروتکل هاي مناسب براي رنگ آميزي نقره آمونياکي عموماً زمانبر هستند. بعلاوه ، با استفاده از ژلهاي دست ساز ( غيرخريداري ) که در آنها از PDA بعنوان اتصال جانبي و نيز از تيوسولفات در مرحله پليمريزاسيون استفاده شده است نتايج مطلوب تري بدست مي آيد. اين موضوع مانع استفاده از ژلهاي تجارتي مي شود. بعلاوه اين پروتوکلها زماني بهترين نتايج را بدست مي دهند که از آلدئيدها ( فرمالدئيد يا گلوتارالدئيد ) بعنوان فيکس کننده و يا حساس کننده استفاده شود. ولي اين مواد مانع از بازيافت پروتئين هاي رنگ آميزي شده با نقره براي استفاده هاي بعدي مثلاً در Mass Spectrometry مي شود.
6-4- رنگ آميزي فلئورسانس

رنگ آميزي با رنگ هاي فلئورسانت, نظير SYPRO Ruby روشي بهينه شده براي آشکارسازي پروتئين ها در الکتروفورز دو بعدي است. اين رنگها با تجارب مربوط به پروتئوميکس بسيار سازگار هستند. حساسيت رنگ SYPRO Ruby قابل مقايسه با رنگ اميزي نقره است و بر خلاف نيترات نقره داراي محدوده ي ديناميکي گسترده اي است. به همين دليل امکان تعيين کميت و اندازه گيري دقيق را مي دهد. رنگ آميزي با SYPRO Ruby با روشهاي طيف سنجي جرمي نيز سازگار است.

تغييري هوشمندانه در الکتروفورز دوبعدي با استفاده از رنگ هاي فلئورسانس موجب ابداع روشي جديد به نام الکتروفورز ژل افتراقي[3] يا DIGE شده است. در اين روش پروتئين ها در هر يک از دو نمونه مورد مقايسه با رنگ فلئورسانس متفاوتي برچسب گذاري مي شوند. سپُ آنها بر روي يک ژل تفکيک مي شوندو با آشکارسازي تفاوت بين دو نمونه مورد مقايسه قرار مي گيرد. از اين طريق اختلاف ناشي از استفاده از ژل هاي متعدد از بين مي رود.

اين روش در ميان روش هاي صاف كردن دائمي مو روش نسبتا جديد و گرانقيمتي مي باشد كه اسامي ديگري مانند « روش ژاپني » و «روش گرمائي» مترادف آن به شمار مي روند.
در صورتي كه اين روش به درستي انجام شود نتايج بهتري در مقايسه با روشهاي قديمي در زمينه سلامت و زيبائي مو دربرخواهد داشت اما در صورتي كه اين كار توسط اشخاص ناوارد انجام گردد مو آسيب ديده و استفاده كننده بد بين خواهدشد.

اين فرايند در سه مرحله انجام مي گردد:
1- بعد ازانجام عمليات شستشو و كانديشن كردن، با استفاده از لوسيون ويژه اي تنشهاي داخلي مو از بين برده مي شود. ماده موثره(Active ingredient) اين لوسيون، «آمونيم تيوگليكولات» مي باشد.
2- ساختمان داخلي مو به واسطه حرارت و فشار ناشي از اتوهاي پهن از جنس سراميك با دماي بالا (در دماي 170 تا230 درجه سانتي گراد) تغيير ساختار مي دهد.
3- در مرحله آخر ساختار داخلي مو با يك لوسيون خنثي كننده شامل مواد اكسيد كننده و يا از طريق اكسيداسيون با هوا (Air oxidation) به فرم راست شده پيكربندي مي گردد.
يادآوري ميشود که هيچ يك از روشهاي آرايشي مو اثر هميشگي ندارند. بنا براين بين دو لغت دائمي(Permanent) و هميشگي (Forever) بايد تمايز قائل شد. زيرا: موبا طبيعت اوليه خود مرتب رشد مي كند.
اين روش بسته به سرعت رشد مو و درجه انحناي(Degree of curliness) موي تازه رشد كرده 4 تا 8 ماه دوام دارد.

محدوديت هاي اين روش:
1- سه تا پنج ساعت زمان بنابراين اين روش برای خردسالان ، سالمندان، افراد دارای كمردرد و به طورکلی کسانی که نمی توانند به هردليلی برای اين مدت طولانی روی صندلی بنشينيد توصيه نمی شود
2- صرف هزينه اي بالغ بر 200 تا 500 دلار (بله گران قيمت است)!
3- لازم به ذكر است كه اين زمان و هزينه را به طور متوسط هر شش ماه يك بار بايد متحمل شويد!
خصوصيات موئي كه با اين روش صاف شده: ( البته اگر به درستي انجام شود)!!
· براي مدت طولاني ساختار راست شده (Pin straight) خود را حفظ مي كند.
· عاري از فرهاي نامطلوب(Frizz free)
· نرم و درخشنده به لطافت ابريشم (Silky soft and shiny)

چه كساني مي توانند از اين روش استفاده كنند؟
با اين روش موئي كه حالت فر (Curly)، مواج(Wavy) و يا وزوزي(Frizzy) است صاف و هموار مي گردد.
حتي اگر موي شما قبلا رنگ، هاي لايت، دكلره و يا حتي با مواد شيميائي فر شده مي توانيد از اين روش استفاده نمائيد. به شرطي كه موي شما خيلي تخريب نشده باشد. (لازم به توضيح است موئي كه با اين روش هاي شيميائي دستكاري مي شود حتي در بهترين شرايط كمابيش آسيب مي بيند)!!
· حتما قبل از استفاده از اين روش از آرايشگرخود بخواهيد قبل از شروع، اين كار را بر روي چند تار موي شما امتحان كند. تا مطمئن شويد موي شما به اين روش جواب مي دهد. به اين كار آزمون تارمو(Strand test) گفته مي شود.

چه كساني نمي توانند از اين روش استفاده كنند؟
موي آفريقائي ها يا شبيه آن (Afro hair) كه به علت زمخت بودن فر مو با اين روش، به خوبي نتيجه نمي گيرند.
كساني كه قبلا از صاف كننده هاي شيميائي حاوي هيدروكسيد ( Lye straighteners)
استفاده نموده اند نمي توانند از اين روش استفاده نمايند. (اگرماهيت شيميائي صاف كننده اي را كه استفاده كرده ايد نمي دانيد، به خاطر بياوريد آيا دفعه قبل كه مويتان را با مواد شيميائي صاف كرديد موي شما دوبار شامپو شده بود يا يك بار؟ صاف كننده هاي حاوي هيدروكسيد قبل و بعد از استعمال لوسيون احيا كننده نياز به شامپو زدن دارند).

آزمون تارمو (Strand test) را فراموش نكنيد!

نكات مهم
تنها كساني مي توانند مسئوليت انجام اين تكنيك را به عهده بگيرند كه:

اولا: زيبائي شناس واقعي و داراي گواهينامه معتبر ( Licensed cosmeticologist) باشند.
ثانيا: براي انجام اين تكنيك، با يكي از دو سيستم زير آموزش ديده باشند:
Yuko System
و
Liscio Thermal Reconditioning
زيرا تنها اين دو كمپاني، در جهان صاحب تكنولوژي صاف كردن دائمي مو با روش ژاپني مي باشند.

مراقبت از مو بعد از انجام اين عمل:
بعد از اين عمل، مو تا 48 الي 72 ساعت نبايد شامپو و يا حتي خيس شود.
بعد از اين عمل، مو تا يكي دو هفته نبايد رنگ و يا هاي لايت شود.

حالت هاي ويژه:
· انجام اين عمل بر روي موي هايلايت شده مهارت خاصي لازم دارد زيرا قسمتهائي كه بيشتر هايلايت شده اند بيشتر تحت تاثير فرايند قرار گرفته و سايه متفاوتي ايجاد خواهد نمود. براي جلوگيري از اين حالت بايد مثلا محلول ملايمتر، زمان كمتر و يا دماي پائينتري استفاده گردد كه اين، به تكنيك انجام دهنده روش بر مي گردد.
· بنابر اظهار سازنده سيستم، هيچ گونه گواه پزشكي دال بر خطرناك بودن اين روش براي خانمهاي باردار وجود ندارد. (قابل ذكر است كه اين سيستم در سال 1992 در US Patent به ثبت رسيده است.)

اسيد هاي آمينه واحد هاي سازنده پروتئين ها هستند . بعضي از اسيدهاي آمينه در داخل بدن انسان توليد ميشوند و به همين جهت اسيدهاي آمينه غير ضروري ناميده مي‌شونذ. ال-تيروزين يكي از همين اسيدهاي آمينه است كه در داخل بدن از اسيد آمينه ديگري به نام فنيل‌آلانين ساخته ميشود.


تيروزين در ساختمان اكثر پروتئين‌هاي بدن بكار مي‌رود . همچنين اين اسيدآمينه در ساختمان بسياري از نوروترانسميترها نظير ال‌دوپا ، دوپامين ، نوراپي‌نفرين و اپي‌نفرين بكار رفته است.

ال‌-تيروزين به سبب نقشي كه در ساختمان نوروترانسميتر ها دارد ممكن است در بروز و بهبود بيماري هايي نظير پاركينسون و افسردگي و بسياري ديگر از بيماري هاي روحي موثر باشد.

دانسته ها حاكي از آن است كه ال-تيروزين ميتواند براي افراد مبتلا به بيماري روحي افسردگي مفيد باشد و موجب بهبود اين بيماري گردد. تحقيقات اوليه نشان ميدهد كه ال تيروزين ميتواند به افراد مبتلا به بيماري‌هاي مغزي مانند آلزايمر كمك كند. همچنين به سبب نقش اين اسيد آمينه در ساختمان اپي نفرين و نوراپي نفرين مشخص شده است كه اين اسيد آمينه ميتواند در كاهش استرس هاي روحي و فيزيكي و محيطي نقش داشته باشد.

ال‌-تيروزين در داخل سول هاي پوستي به ماده اي بنام ملانين تبديل ميشود. ملانين ميتواند از پوست افراد در مقابل اشعه فرابنفش محافظت نمايد. ال-تيروزين همچنين در ساختمان هورمون هاي تيروئيدي كه نقش مهمي را در متابوليسم بدن بر عهده دارند استفاده شده است.

افرادي كه به دليل ابتلا به بيماري هاي كليوي بطور روزانه مقدار زيادي پروتئين دفع ميكنند در معرض كمبود اسيدهاي آمينه از جمله اسيد آمينه تيروزين قرار دارند. همچنين بعضي از افراد با نوعي نقص مادزادي بنام فنيل‌كتونوري زاده مي‌شوند. اين افراد توانايي متابوليزه كردن اسيدآمينه فنيل‌آلانين را ندارند. چنانچه اين بيماري كنترل نشود ميتواند موجب بروز عقب ماندگي ذهني در افراد گردد. به علت عدم مصرف غذاهاي حاوي فنيل الانين بسياري از افرادي كه به فنيل كتونوري مبتلا هستند دچار كمبود هورمون هاي تيروئيدي نيز مي باشند. بعضي از آزمايشات نشان داده است كه استفاده از مكمل هاي ال-تيروزين ميتواند مبتلايان به كمبود هورمون هاي تيروئيدي را ياري نمايد اگر چه بعضي از آزمايشات نيز اين امر را تائئيد نمي كنند.

محصولات لبني و گوشت و ماهي و گندم و جو داراي مقادير زياد پروتئين‌هايي هستند كه در ساختمان شان تيروزين بكار رفته است.

همچنين مدارك كمي هم در مورد نقش مثبت استفاده از تيروزين در كمك به افراد در حال ترك الكل و همچنين مبتلايان به پاركينسون وجود دارد.

آنچه نبايد از نظر دور داشته شود اين است كه ويتامين ب6 و اسيد فوليك و مس براي تبديل ال-تيروزين به نوروترانسميتر ها لازم اند.

چيتوسان يكي از موادي است كه در تركيب اكثر قرص‌ها و محلول‌هاي كاهش وزن يافت مي‌شود.

چيتوسان در واقع يك تركيب پلي‌ساكاريدي است كه در پوست سخت پوستان يافت‌مي‌شود.


چيتوسان نيز مانند فيبرهاي رژيمي قابل هضم نيست اما تاثيرات مثبتي را بر سيستم معده‌اي-روده‌اي فرد مي‌گذارد.

چيتوسان همچنين بر فعاليت باكتري‌هاي مفيد موجود در روده تاثير مثبت دارد.

اين ماده از پوست سخت پوستاني مانند خرچنگ و ميگو استخراج ميشود.

چيتوسان ماده غذايي ضروري مورد نياز بدن نيست و در اثر عدم استفاده از آن در بدن هيچ مشكلي رخ نخواهد داد.

در بسته بندي هاي تجاري و تبليغات استفاده روزانه 3 تا 6 گرم چيتوسان براي درمان كلسترول بالا و درمان نارسايي كليوي و همچنين كمك به كاهش وزن توصيه ميشود . اما مدارك علمي كمي در تائيد اين ادعاها وجود دارد و هنوز بايد آزمايشات كاملتري در اين زمينه‌ها انجام پذيرد.

در حال حاضر آزمايشات كمي در مورد تاثير اين ماده بر روي انسان انجام شده است اما تحقيقاتي كه در مورد حيوانات انجام شده نشان ميدهد كه استفاده از اين ماده غذايي ميتواند موجب جلوگيري از جذب مواد معدني شود. همچنين از آنجايي كه استفاده از اين ماده غذايي از جذب چربي ها جلوگيري ميكند لذا مصرف قرص هاي حاوي چيتوسان مي‌تواند در دراز مدت موجب كاهش ميزان ذخيره و يا كمبود ويتامين‌هاي محلول در چربي شود.

اگر چه بيان ميشود كه استفاده از مواد حاوي چيتوسان ميتواند تاثيرات مثبتي را برروي باكتري‌هاي مفيد(فلور طبيعي) روده داشته باشد اما بعيد نيست استفاده طولاني مدت از اين مواد موجب بروز ضرر و زيان‌هايي نيز گردد. به همين جهت به افراد دچار سوء جذب روده‌اي توصيه مي‌شود از مكمل‌ها و قرص‌هاي حاوي چيتوسان استفاده نكنند.

در مورد تداخل دارويي هم تا زمان نگارش اين مقاله هيچگونه اطلاعاتي دال بر اين موضوع در دسترس نمي‌باشد.

در دنياي صنعتي امروز که همه چيز ماشيني و مصنوعي است و حتي مواد غذايي توسط اصول مکانيزه و در مقياس بزرگ تهيه مي شوند، کميت بالاي مواد غذايي توجه به کيفيت را کاهش داده است. امروزه متخصصان علوم تغذيه بر اين باورند که بسياري از بيماري هاي غيرواگير نظير بيماري هاي قلبي و عروقي ، پوکي استخوان ، کم خوني و... بستگي کامل به غذايي دارند که مردم جامعه مصرف مي کنند.در اين ميان بايد چاره اي انديشيد تا بتوان کيفيت غذاهاي صنعتي را به کيفيت غذاهاي خوش طعم و طبيعي زمان هاي قديم بازگرداند. يکي از راهکارهايي که مي توان به اين مهم دست يافت ، غني سازي به معني اضافه کردن مواد مغذي به صورت هدفدار به يک فرآورده غذايي است.حاصل اين روند ايجاد غذايي است که مي توان براي مقاصد خاص تغذيه اي و حتي پزشکي از آن بهره گرفت. از ميان تمام مواد غذايي که مي توان آنها را غني کرد، تخم مرغ جايگاه ويژه اي دارد.در طول 30سال گذشته مصرف تخم مرغ در جهان با نوسانات مختلفي روبه رو بوده است.دليل کاهش مصرف تخم مرغ در طول اين سالها، وجود تصور منفي ارتباط کلسترول تخم مرغ با بروز بيماري هاي قلبي و عروقي بوده است.اين تبليغات سو باعث شده است تا محققان علوم تغذيه مطالعات وسيع و دامنه داري را در اين باره آغاز و ميليون ها دلار را صرف شناخت ارتباط واقعي بين کلسترول تخم مرغ و بروز بيماري هاي قلبي و عروقي کنند.در اين زمينه بايد گفت ملکول کلسترول بر پايه اندازه ذرات و غلظت آنها، به 2جز کلسترول خوب (HDL)و کلسترول بد (LDL)تقسيم مي شود. همبستگي مثبت بين کلسترول خوب و کاهش وقوع بيماري هاي قلبي و عروقي به طور کامل به اثبات رسيده است.نقش منفي ملکول هاي LDLنيز در ارتباط با بروز اين بيماري در حضور راديکال هاي آزاد بروز مي يابد. عوامل مختلفي در بدن منجر به توليد راديکال هاي آزاد مي شوند. واکنش هاي مربوط به زنجيره انتقال الکترون ، آنزيم هاي اکسيداتيو، آلودگي هوا و تابش اشعه خورشيد ازجمله عواملي هستند که باعث توليد راديکال هاي آزاد در بدن مي شوند.در واقع راديکال هاي آزاد ملکول هايي با ميل ترکيبي بالا هستند که اگر مولکولي مشابه خود را در بدن پيدا نکنند، با ساير ملکول هاي موجود در سلول واکنش نشان مي دهند. هنگامي که کلسترول در بدن تحت تاثير راديکال هاي آزاد قرار مي گيرد، اکسيد مي شود و ملکول هاي LDLاکسيده شده را در بدن توليد مي کند. LDLاکسيد شده موجب آسيب رساندن به عروق خوني مي شود که به دنبال آن مونوسيت ها به طرف عروق جراحت يافته مهاجرت مي کنند.اين فرآيند منجر به باريک شدن عروق خوني مي شود و در نتيجه بيماري تصلب شرايين بروز مي کند. به اين ترتيب مشخص مي شود کلسترول تخم مرغ به تنهايي نمي تواند به عنوان يک عامل منفي در بروز بيماري هاي قلبي و عروقي موثر باشد. اين يافته ها منجر شد تا محققان علوم تغذيه و بيوشيمي براي از بين بردن اين تصور منفي در مصرف کنندگان تلاش زيادي انجام دهند و از ترکيبات مختلفي به منظور بهبود ارزش تغذيه اي تخم مرغ و کاهش وقوع واکنش هاي منفي در تخم مرغ استفاده کنند.به اين ترتيب رويکرد اختصاصي در صنعت توليد تخم مرغ به وجود آمد. از دستاوردهاي باارزش اين رويکرد، تحقيقات مختلفي بود که در ارتباط با غني سازي تخم مرغ مطرح شد.
تخم مرغ به اضافه هزاران ماده مغذي با توجه به اهميت ريزمغذي ها در سلامت انسان به دليل دشواري هاي تغيير عادات غذايي مردم ، در ترغيب آنها به مصرف بيشتر مواد غذايي مفيد از جمله سبزي ، ميوه و ماهي در کنار دشواري ها و هزينه بالاي عرضه اين ريزمغذي ها به صورت قرص و کپسول ، متخصصان تغذيه و بهداشت به استفاده از غذاهاي غني سازي شده بويژه شير، پنير و تخم مرغ گرايش يافته اند.در اين ميان ، استفاده از تخم مرغ به دليل ارزش غذايي و اهميت آن در سبد غذايي خانواده ها (که البته به دلايل مختلف از جمله خطر افزايش کلسترول ، مصرف آن کاهش يافته) همچنين به دليل در دسترس بودن و قابليت تبديل آن به محصولات متنوع مورد توجه ويژه اي قرار گرفته است.در حال حاضر کشورهاي پيشرفته به توليد تخم مرغ غني شده با اسيدچرب امگا 3و ديگر مواد مغذي نظير يد، ويتامين E، سلنيوم ، لوتئين ، روي و اسيدفوليک روي آورده اند که اين محصولات در بيشتر کشورهاي اروپايي و امريکايي در سطح وسيع به مصرف کنندگان عرضه مي شود.در کشور ما هم با تلاش آرش قليان چي لنگرودي ، دانشجوي دکتري تخصصي بيماري هاي طيور دانشگاه تهران امکان توليد انبوه تخم مرغ هاي غني شده با ويتامين E، سلنيوم و ساير ريزمغذي ها براي مصارف عمومي و درماني فراهم شده است.به اين ترتيب امکان تامين ريزمغذي هاي مورد نياز بدن و در نتيجه کاهش خطر ابتلا به بيماري هاي حاصل از آن در کشور فراهم مي شود.به گفته قليان چي ، تخم مرغي هاي غني شده در 4نمونه غني شده با سلنيوم و ويتامين E، غني شده با اسيدفوليک ، غني شده با يد و غني شده با روي توليد و براي تاييد نهايي به آزمايشگاه هاي معتبر داخلي و خارج ارائه شده اند.قليان چي مي افزايد: نتايج تستهاي انجام شده روي تخم مرغ غني شده با سلنيوم و ويتامين Eکه از آزمايشگاه يوروفين آلمان ، ارسال شده است ، نشان مي دهد ميزان سلنيوم موجود در اين تخم مرغ 3برابر و ميزان ويتامين Eآن حدود 8برابر افزايش يافته است.در حال حاضر نيز در انتظار دريافت پاسخ آزمايش هاي ديگر تخم مرغ هاي غني شده و کسب مجوزهاي لازم از سوي سازمان دامپزشکي کشور براي توليد انبوه آنها هستيم.تخم مرغ هاي غني شده با ويتامين Eو سلنيوم قرار است امسال در کشور عرضه شود. اين تخم مرغ ها مصرف طبي و عمومي دارند، ضمن آن که از نظر قيمت ، تفاوت چنداني با تخم مرغ هاي معمولي نخواهند داشت.توليد اين تخم مرغها با تغيير در جيره غذايي مرغها و اضافه کردن مواد آلي و متعادل کردن مواد معدني جيره به منظور جلوگيري از تداخل مواد مغذي آن انجام شده است.البته در اين حالت مرغها بايد به مدت 2ماه از اين جيره غذايي استفاده کنند. قليان چي انتخاب ماده اصلي غني کننده تخم مرغ را پس از بررسي و مقايسه هاي مختلف مواد، ممکن دانست و درباره ارزش غذايي تخم مرغ غني شده با ويتامين Eو سلنيوم مي گويد: ويتامين Eکه در بدن توليد نمي شود و بايد از طريق مواد مصرفي وارد بذل شود، به عنوان يکي از قوي ترين آنتي اکسيدان ها محسوب مي شود؛ اين آنتي اکسيدان قوي از آثار مضر راديکال هاي آزاد و متابوليت هاي سمي جلوگيري مي کند و در محافظت از بدن در برابر سرطان بويژه سرطان ريه و سينه ، پيري ، بيماري هاي قلب و عروق ، ديابت ، آرترواسکلروزيس و تقويت سيستم ايمني بدن ، توليد مثل و بسياري از بيماري هاي ديگر اثر مثبت دارد.عنصر سلنيوم نيز که از حدود 50سال پيش مورد توجه قرار گرفته است ، در بسياري از آنزيم هاي بدن نقش دارد و در بيوسنتز تستوسترون و تکامل طبيعي اسپرماتوزوئيد که در باروري مردان نقش بسيار مهم دارد، موثر است.همچنين از سيستم ايمني از دي.ان.اي در برابر آسيب هاي اکسيداتيو محافظت مي کند، ضمن آن که تعداد گيرنده هاي اينترلوکين 2را در سطح لنفوسيت هاي tافزايش مي دهد.اين پژوهشگر با بيان اين که بيشتر مواد غذايي از لحاظ سلنيوم فقير هستند، مي افزايد: سلنيوم در پيشگيري و درمان مبتلايان آرتريت ، روماتيسم ، بيماري هاي مغزي و چشمي ، افسردگي ، اضطراب ، آب مرواريد، بيماري هاي قلبي و سرطان ها بخصوص سرطان ريه ، کولون و پروستات موثر است. اين عنصر استثنايي در دو فرم معدني و آلي وجود دارد.نوع معدني سلنيوم پس از مصرف از بدن دفع مي شود و تنها مقدار کمي از آن به سمت پروتئين سازي سوق پيدا مي کند. به همين دليل در طرح غني سازي تخم مرغ ها از نوع آلي سلنيوم استفاده شده که بيشتر آن در بدن حفظ مي شود و بافتهاي بدن آن را براي مواقع اضطراري مثل استرس ذخيره مي کنند.

زندگي در جهاني بودن پلاستيك بسيار دشوار است. پلاستيك‌ها د ر توليد هر گونه فرآورده ‌ي صنعتي، از صنعت خودروسازي گرفته تا دنياي پزشكي، به كارگرفته شده‌اند . تنها در ايالات متحده ‌ي امريكا سالانه نزديك 50 ميليون تن پلاستيك توليد مي‌شود. اما اين مواد به عنوان زباله‌هاي پايدار به تجزيه ميكروبي، چالش‌هاي زيست ‌محيطي پيچيده‌اي به بار آورده‌اند. پلاستيك‌ها علاوه بر اين كه جاهاي به خاك‌سپاري زباله را پر كرده‌اند، سالانه در حجمي برابر با چند هزار تن به محيط‌هاي دريايي وارد مي‌شوند. برآورد شده است كه هر سال يك ميليون جانور دريايي به دليل خفگي حاصل از خوردن پلاستيك‌ها به عنوان غذا يا به دام افتادن در زباله‌هاي پلاستيكي از بين مي‌روند.

در سال هاي اخير، كوشش‌هاي قانوني براي جلوگيري از دورريزي پلاستيك‌هاي تجزيه ناشدني، افزايش يافته است. اين كوشش‌ها صنعت‌‌گران پلاستيك را واداشته است تا در پي پلاستيك‌هايي باشند كه پيامدهاي زيست‌محيطي كم‌تري دارند. پلاستيك‌هاي نشاسته‌اي تجزيه‌پذير و پلاستيك‌هاي ميكروبي از دستاورد كوشش‌هاي چند ساله‌ي پژوهشگران اين زمينه‌ي در حال پيشرفت و گسترش است.

در پلاستيك هاي نشاسته‌اي، قطعه‌هاي كوتاهي از پلي‌اتيلن با مولكول‌هاي نشاسته به هم مي‌پيوندند. هنگامي كه اين پلاستيك‌ها در جاهاي به خاك‌سپاري زباله ‌ها، دور ريخته مي‌شود، باكتري‌هاي خاك به مولكول‌هاي نشاسته يورش مي‌برند و قطعه‌هاي پلي‌اتيلن را براي تجزيه‌ي ميكروبي رها مي‌سازند. اين گونه پلاستيك‌ها اكنون در بازار وجود دارند و به ويژه‌ براي پلاستيك‌ها جابه‌جايي و نگهداري مواد عذايي و ديگر وسايل يك‌بار مصرف بسيار سودمند هستند. با اين همه، كمبود اكسيژن در جاهاي به خاك‌سپاري زباله‌‌ها و اثر مهاري قطعه‌هاي پلي‌اتيلن بر عملكرد باكتري‌ها، بهره‌گيري استفاده از اين پلاستيك‌ها را محدود ساخته است.

در سال 1925 ميلادي گروهي از دانشمندان كشف كردند كه گونه‌هاي زيادي از باكتري‌ها ، بسپار پلي‌بي هيدروكسي بوتيرات(PHB) مي‌سازند و از آن به عنوان اندوخته‌ي غذايي خود بهره مي‌گيرند. در دهه ‌ي 1970، پژوهش‌هاي نشان داد كه PHB بسياري از ويژگي‌هاي پلاستيك‌هاي نفتي(مانند پلي‌اتيلن) را دارد. از اين رو، كم ‌كم گفت و شنود پيرامون بهره‌گيري از اين بسپار به عنوان جايگزيني مناسب براي پلاستيك‌هاي تجزيه‌ناپذير كنوني آغاز شد. سپس در سال 1992، گروهي از پژوهشگران ژن‌هاي درگير در ساختن اين بسپار را به گياه رشادي(Arabidopsis thaliana) وارد كردند و به اين ترتيب گياهي پديد آوردند كه پلاستيك توليد مي‌كند.

سال پس از آن، توليد اين پلاستيك سبز در گياه ذرت آغاز شد و براي اين كه توليد پلاستيك با توليد مواد غذايي رقابت نكند، پژوهشگران بخش‌هايي از گياه ذرت (برگ‌ها و ساقه‌ها) را ، كه به طور معمول برداشت نمي‌شوند، هدف قرار دادند. پرورش پلاستيك در اين بخش‌ها به كشاورزان امكان مي‌دهد كه پس از برداشت دانه‌هاي ذرت، زمين را براي برداشت ساقه‌ها و برگ‌هاي داراي پلاستيك درو كنند. پژوهشگران درباره‌ي افزايش مقدار پلاستيك در گياهان، پيشرفت‌هاي چشم‌گيري داشته‌اند. با اين همه، هنوز دشواري‌هايي براي رسيدن به نتيجه‌ي مناسب وجود دارد.

كلروپلاست‌هاي برگ بهترين جا براي توليد پلاستيك به شمار مي‌آيند، اما چون كلروپلاست‌هاي جاي جذب نور هستند، مقدار زياد پلاستيك مي‌تواند فتوسنتز را مهار كند و بازده‌ي محصول را كاهش دهد. بيرون كشيدن پلاستيك از گياه نيز دشوار است. اين كار به مقدار زيادي حلال نياز دارد كه بايد پس از بهره‌گيري، بازيافت شود. بر اساس تازه‌ترين تخمين‌ها, توليد يك كيلوگرم PHB در گياه ذرت در مقايسه با پلي‌اتيلن به سه برابر انرژي بيش‌تري نياز دارد. كشت انبوه ميكروب‌هاي پلاستيك ساز نيز به همين ميزان انرژي نياز دارد.

اگر چه موادشناسان تنها در چند دهه‌ي گذشته به سوي چندسازه‌ها گرايش پيدا كرده‌اند، طبيعت در خود چندسازه‌هاي بسيار سخت، پيچيده و گوناگوني دارد که از ديدگاه سختي و وزن، مانندي براي آن‌ها نمي‌توان يافت. به هر جاي طبيعت که مي‌نگريم، با يک چندسازه رو به رو مي‌شويم. براي نمونه، صدف‌هاي دريايي از چندسازه‌ي سراميکي سختي ساخته شده‌اند. اين سراميك از لايه‌هايي از بلورهاي سخت تشکيل شده که در زمينه‌ي سيماني نرم‌تري جاي دارند. اين سراميك سخت و پايدار، جاندار درون خود را از آشوب موج نگهداري مي‌کند که پيوسته آن را بر سطح سخره‌ها مي کوبد. بدن ما يك چند سازه است كه از چندسازه‌هايي مانند استخوان، غضروف و پوست درست شده است.

بشر از ساليان دور از چندسازه‌هاي طبيعي بهره گرفته است. کاه که براي ساختن نخستين چندسازه‌ها به كار مي‌رفت، خود نوعي چندسازه است. ابزارهاي چوبي، کفش و لباسي که از پوست جانوران تهيه مي‌شود، همه چندسازه‌هاي طبيعي‌اند. به خاطر اين گوناگوني و ويژگي‌هاي بي‌مانند، موادشناسان تلاش مي‌کنند از اين مواد براي سختي بخشيدن به چندسازه‌هاي ساختگي(مصنوعي) بهره‌ گيرند تا از پيامدهاي زيست ‌محيطي ناگوار ناشي از مواد ساختگي بکاهند. انويرون ( environ ) نمونه‌اي از اين چندسازه‌هاست كه از 40 درصد كاغذ روزنامه، 40 درصد گرد سويا و 20 درصد تركيب‌هاي ديگر (از جمله رنگ‌دهنده‌ها و كاتاليزگري كه در حضور آب كارا مي‌شود و گرد سويا را به رزين دگرگونه مي‌كند) ساخته مي‌شود. فراورده‌ي كار، يك چندسازه‌ي زيستي است كه ظاهري سنگ مانند دارد، اما مانند چوب مي‌توان آن را بريد. از اين چندسازه مي‌توان هر نوع ابزار چوبي را با ظاهري سنگ مانند ساخت.

چگونه مي‌توان موادي را که سست و شکننده‌اند به موادي سخت و نيرومند دگرگونه کرد؟ با گزينش آميزه‌اي درست از فلزها، رشته‌ها، پلاستيک و سراميک مي‌توانيد به ماده‌ي مورد نظر خود دست پيدا کنيد. دانشمندان علم مواد اين مخلوط را چندسازه(composite) مي‌نامند. ما نه تنها در جهان چندسازه زندگي مي‌کنيم، بلکه خود نيز به گونه‌اي چندسازه هستيم. گياهان، جانوران و حشره‌هايي که پيرامون ما زندگي مي‌کنند نيز چندسازه‌ هستند. دانشمندان تلاش مي‌کنند با الگوبرداري از چندسازه‌هاي طبيعي، چندسازه‌هايي بسازند که با طبيعت سازگارتر باشند.

بين يک راکت تنيس بسيار سبک و يک فضاپيما چه ارتباطي وجود دارد؟ پاسخ اين است که هر دو فراورده‌ي فن‌آوري ديرينه‌اي هستند که پيشينه‌ي آن به زمان تمدن‌هاي باستاني بازمي‌گردد. بيش از 2 هزار سال پيش، معماران باستان کشف کردند که مي توان با افزودن کاه به گل رس، آجرهاي سخت و پايداري به دست آورد. اين شيوه‌ي معماري در ايران، ميان‌رودان و مصر بسيار به كار گرفته شد. در سده‌هاي ميانه(قرون وسطي) معماران اروپايي ديوارها را با روکشي مي‌پوشاندند که از گل و مو تشکيل شده بود.

امروزه ، ما اين نوع مخلوط را چندسازه(composite) مي‌ناميم. طي پنجاه سال گذشته، مهندسان و دانشمندان علم مواد(موادشناسان) آموخته‌اند موادي مانند سراميک‌هاي سخت و رشته‌هاي تيتانيوم را جاي‌گزين گل و کاه کنند و به شيوه‌هايي مشابه شيوه‌هاي نياكانمان، چندسازه‌هايي بسيار سخت و سبک بسازند. اين چندسازه‌ها براي ساختن همه چيز، از راکت‌هاي تنيس گرفته تا فضا پيماها، به كار مي‌آيند.

چند سازه‌ها به طور معمول با جاي دادن رشته‌ها يا ذره‌هايي از ماده‌اي ديگر ساخته مي‌شوند. در نخستين چندسازه‌هاي دست بشر، اين ماده‌اي زمينه اي، گل رس بود. امروزه، ماده‌ي زمينه مي‌تواند فلز، گونه‌اي بسپار(پليمر) يا حتي سراميک باشد. در هر صورت، ماده‌ي زمينه مانند چسب كار مي‌کند و خرده‌هاي چندسازه‌ را به هم مي‌چسباند. خرده‌ها، يعني رشته‌هاي کربن يا ذره‌هاي سراميک، نيز مانند کاه باعث سختي و پايداري چندسازه مي‌شوند.

ويژگي‌هاي يک چندسازه فراتر از ويژگي‌هاي خرده‌هاي سازنده‌اش است. براي نمونه، يکي از معمولي‌ترين چند سازه‌هاي امروزي GRP يا glass reinforced plastic است. اين چندسازه از هزاران رشته‌ي شيشه‌اي ميکروسکوپي ساخته شده است که در زمينه‌اي از بسپار رزين جاي گرفته‌اند. شيشه، شکننده و بسپار رزين بسيار انعطاف‌پذير است. با وجود اين، GRP هم سخت و هم پايدار است. اين چند سازه، ماده‌ي اوليه‌ي بسيار خوبي براي ساختن بدنه‌ي قايق‌هاي بادباني مسابقه‌اي است.

چندسازه‌هاي طبيعي

اگر چه مواد شناسان تنها در چند دهه‌ي گذشته به سوي چندسازه‌ها گرايش پيدا كرده‌اند، طبيعت در خود چندسازه‌هاي بسيار سخت، پيچيده و گوناگوني دارد که از ديدگاه سختي و وزن، مانندي براي آن‌ها نمي‌توان يافت. به هر جاي طبيعت که مي‌نگريم، با يک چندسازه رو به رو مي‌شويم. براي نمونه، صدف‌هاي دريايي از چندسازه‌ي سراميکي سختي ساخته شده‌اند. اين سراميك از لايه‌هايي از بلورهاي سخت تشکيل شده که در زمينه‌ي سيماني نرم‌تري جاي دارند. اين سراميك سخت و پايدار، جاندار درون خود را از آشوب موج نگهداري مي‌کند که پيوسته آن را بر سطح سخره‌ها مي کوبد.

چوب نيز نوعي چندسازه است. اين چند سازه از رشته‌هاي سخت سلولوز تشکيل شده که درون بسپاري نرم به نام پکتين(Pectin) جاي گرفته‌اند. بدون چند سازه‌ها ما نمي توانيم به پا خيزيم. بدن ما پر از چند سازه است. استخوان‌هاي ما از سخت‌‌ترين چندسازه ها هستند. ديواره‌ي رگ‌ها ، زردپي‌ها و رباط‌ها نيز از چندسازه‌ها درست شده اند. پوست سخت حشره‌ها نيز نوعي چند سازه است. روي هم رفته، پايه‌ي معماري طبيعت بر چندسازه هاست.

بشر از ساليان دور از چندسازه‌هاي طبيعي بهره گرفته است. کاه که براي ساختن نخستين چندسازه‌ها به كار مي‌رفت، خود نوعي چندسازه است. ابزارهاي چوبي، کفش و لباسي که از پوست جانوران تهيه مي‌شود، همه چندسازه‌هاي طبيعي‌اند. به خاطر اين گوناگوني و ويژگي‌هاي بي‌مانند، موادشناسان تلاش مي‌کنند از اين مواد براي سختي بخشيدن به چندسازه‌هاي ساختگي(مصنوعي) بهره‌ گيرند تا از پيامدهاي زيست محيطي ناگوار ناشي از مواد ساختگي بکاهند.

رشته هاي جادويي

در اغلب جانوران پر سلولي، از جمله انسان، رشته‌هاي پروتئيني محکمي به نام کلاژن (collagen) به عنوان اسکلت مولکولي بدن كار مي‌کنند. اين رشته‌ها در استخوان، زردپي‌ها، رباط‌ها ، غضروف و پوست يافت مي‌شوند. يک رشته‌ي کلاژن، مانند قطعه‌اي از طناب از رشته‌هاي کوچک‌تري تشکيل شده است که به دور يکديگر پيچيده‌اند.

يك مولكول كلاژن از سه زنجيره ي پروتئيني تشكيل شده كه به دور يك ديگر پيچيده‌اند و هر كدام از واحدهاي كوچك‌تري به نام اسيدآمينه تشكيل شده‌اند. مولكول‌هاي كلاژن به گونه‌اي ويژه كنار يك‌ديگر آرايش مي‌يابند و يك ريز رشته را مي‌سازند. تعداد زيادي از اين ريز رشته‌ها به دور يك‌ديگر مي‌پيچند تا يك رشته‌ي كلاژن ساخته شود.



ساختمان مولكولي و اتمي يك رشته‌ي كلاژن

رشته‌هاي كلاژن با مواد گوناگوني در هم مي‌آميزند مي‌شوند و چندسازه‌هايي با توانايي‌هاي ويژه مي‌سازند. براي نمونه، كلاژن در استخوان با بلورهاي كلسيم در هم مي‌آميزد و ساختار سختي مي‌سازد. در نگاهي دقيق‌تر، استخوان مانند يك بتون مسلح به نظر مي‌رسد كه رشته‌هاي كلاژن آن مانند ميل‌گردهاي فولادي بتون، درون سيماني از بلورهاي هيدروكسي آپاتيت Ca10(PO4)6(OH)2 و پروتئين‌هاي نارشته‌اي از جمله اوستئوپونتين(osteopontin) و اوستئوكلسين(osteocalcin)جاي گرفته‌اند. رشته‌هاي كلاژن مانند ميل‌گردهاي بتون مسلح، استخوان را در برابر ضربه پايدار مي‌سازند و سيمان اين بتون (بلورهاي كلسيم + پروتئين هاي نارشته‌اي) بر پايداري آن در برابر فشار مي‌افزايد.



اگر مقدار رشته‌هاي كلاژن استخوان كاهش يابد، استخوان به اصطلاح پوك مي شود و با كوچك‌ترين ضربه‌اي مي شكند و اگر ماده‌اي سيماني استخوان به گونه‌اي درست توليد نشود (براي نمونه، كلسيم به مقدار كافي جذب استخوان نشود) پايداري استخوان در برابر فشار كاهش مي‌يابد. چنين استخوان نرمي، تحمل وزن بدن را از دست مي‌دهد و كج مي‌شود. اين وضعيت در كودكاني ديده مي‌شود كه به مقدار كافي كلسيم دريافت نمي‌كنند يا به علت نقص ژنتيكي، كلسيم به مقدار كافي جذب استخوان‌هايشان نمي‌شود.

استخوان كه يك چندسازه به شمار مي‌رود، با بتون مسلح دو تفاوت اساسي دارد. نخست اين كه زنده است . لابه‌لاي ماده‌ي زمينه‌اي استخوان كه در واقع چند سازه‌اي از رشته‌هاي كلاژن و بلورهاي كلسيم است، سلول‌هاي استخواني قرار دارند كه پيوسته استخوان را نوسازي مي‌كنند. ديگر آن كه اين چند سازه بسيار سخت‌تر و ماندگارتر است و ماندگاري را بيش‌تر از زنده بودن خود و نوسازي پيوسته به ارمغان مي‌برد.

مولكول‌هاي شيشه شور

در غضروف‌ها، كلاژن در ماده‌ي زمينه‌اي ژل مانندي قرار مي‌گيرد و چندسازه‌اي با ويژگي‌هاي گوناگون به دست مي‌آيد. اين چندسازه در محل مفصل‌ها باعث كاهش اصطكاك مي‌شود و مانند فنر در خودروها، شوك حاصل از ضربه‌ها را كاهش مي‌دهد. افزون بر اين، به خاطر انعطاف‌پذيري ويژه‌اي كه دارد به عنوان ماده‌ي اصلي سازنده‌ي بخش بيروني گوش، نوك بيني و اسكلت جنين به كار رفته است.

ماده‌ي زمينه‌ي اين چندسازه ازمولكول‌هايي به نام پروتئوگليكان(proteoglycan) تشكيل شده است. مولكول‌هاي پروتئوگليكان اسكلت پروتئيني ميله‌اي شكلي دارند كه شاخه‌هاي بسياري از جنس كربوهيدرات به آن متصل هستند، اين ساختمان به يك برس شيشه‌شور مي‌ماند. زنجيره‌هاي قندي پروتئوگليكان‌ها بارهاي منفي فراواني دارند و بنابراين ابر متراكمي از كاتيون‌ها (مانند + Na) در پيرامون آن‌ها شكل مي‌گيرد. اين ابر باعث مي‌شود مقدار زيادي آب به ماده‌ي زمينه جذب شود و محيط ژل مانندي را فراهم كند كه براي تحمل فشار بسيار مناسب است. رشته هاي كلاژني كه در اين محيط پر آب جاي دارند باعث مقاومت چندسازه در برابر كشش مي‌شوند.



غضروف گوش خارجي نسبت به غضروف مفصل زانو به انعطاف‌پذيري بيش‌تري نياز دارد. رشته‌هاي كشساني در غضروف گوش وجود دارد كه از پروتئيني به نام الاستين(elastin)ساخته شده‌اند. رشته‌هاي الاستين در ديواره‌ي رگ‌ها و پوست نيز وجود دارند و به اين چند سازه‌ها خاصيت كشساني مي‌بخشند. بنابراين، پروتئين‌هاي رشته‌اي كلاژن و الاستين با قرار گرفتن در ماده‌ي زمينه‌اي گوناگون، چند سازه‌هايي با ويژگي‌هاي جادويي مي‌آفرينند. البته، آرايش رشته‌هاي پروتئيني نيز در تعيين ويژگي‌هاي چند سازه‌هاي بدن مؤثر است. براي نمونه، در رباط‌ها و زردپي‌ها، رشته‌هاي كلاژن با آرايش منظمي از درازا كنار يكديگر رديف شده‌اند. اين آرايش به دسته كردن چند تركه‌ي چوب مي‌ماند كه شكستن آن‌ها را دشوار مي‌سازد.



چند سازه ي گياهي

برخلاف سلول‌هاي جانوري، سلول‌هاي گياهي را ديواره‌ي سختي به نام ديواره‌ي سلولي در برمي‌گيرد. اين ديواره به پيكر گياهان سختي و پايداري مي‌بخشد. بدون اين ديواره، گياهان مانند ژله بر سطح زمين پهن خواهند شد. اين ديواره نيز گونه‌اي چندسازه است. در اين چندسازه، رشته‌هاي بسيار سخت سلولوز در زمينه‌اي از پكتين، همي‌سلولوز و ليگنين قرار گرفته‌اند.



الگو برداري از طبيعت

مادر طبيعت، مواد ساده‌اي مانند قند و پروتئين را بر مي‌گزيند و با آميختن آن‌ها با يكديگر، تركيب‌هاي پيچيده‌‌اي مي‌سازد كه اغلب چند نقش مهم از خود به جا مي‌گذارند. اما آدمي از تركيب‌هاي پيچيده به عنوان ماده‌ي اوليه استفاده مي‌كند و آن‌ها را به شيوه‌اي ساده با هم مخلوط مي‌كند، به اميد اين كه چيز خوبي از آن‌ها به دست آورد. شكي نيست كه ما چيزهاي خوبي براي خودمان ساخته ايم. اما هنوز نمي‌توانيم چنان كنيم كه طبيعت هر روز انجام مي‌دهد.

اغلب سازه‌هايي كه بشر ساخته است به خوبي چندسازه‌هاي طبيعي نيستند، زيرا مادر طبيعت طي ميليون‌ها سال تكامل جانداران، ويژگي‌هاي اين مواد را بهبود بخشيده است. از اين رو، شمار فراواني از دانشمندان علم مواد تصميم گرفته‌اند با الگوبرداري از طبيعت، چندسازه‌هايي بسازند كه ويژگي‌هاي بهتري داشته باشند. اين چند سازه‌ها با طبيعت نيز مهربان‌تر هستند. در ادامه فهرستي از تازه‌ترين دستاوردهاي پژوهشگران معرفي مي‌شود:

1. انويرون(environ): اين چند سازه از 40 درصد كاغذ روزنامه، 40 درصد گرد سويا و 20 درصد تركيب‌هاي ديگر (از جمله رنگ‌دهنده‌ها و كاتاليزگري كه در حضور آب كارا مي‌شود و گرد سويا را به رزين دگرگونه مي‌كند) ساخته مي‌شود. فراورده‌ي كار، يك چندسازه‌ي زيستي است كه ظاهري سنگ مانند دارد، اما مانند چوب مي‌توان آن را بريد. از اين چندسازه مي‌توان هر نوع ابزار چوبي را با ظاهري سنگ مانند ساخت.

2. پلاستيك چوبي: در اين نوع چندسازه، رشته‌هاي سلولوزي به دست آمده از كاغذ روزنامه يا خاك‌اره درون رزين‌هاس حساس به دما مانند پلي پروپيلن، پلي اتيلن، پلي استيرن و پلي وينيل كلريد(PVC) جاي مي‌گيرند. از اين نوع چند سازه مي‌توان در بدنه‌ي خودرو و بخش‌هاي دروني آن و نيز در لوازم خانگي از جمله دسته‌ي قيچي، دسته‌ي قلم مو و پوشش ديسكت‌هاي رايانه بهره گرفت. در اين حالت، فراورده‌هايي در اختيار داريم كه ظاهري چوب مانند دارند، اما ويژگي‌هاي پلاستيك را از خود نشان مي‌دهند.

3. چندسازه‌ي الكترونيك: در اين نوع چندسازه مواد زنده(پروتئين‌هاي باكتري‌ها و ويروس‌ها و رشته‌هاي DNA) با مواد معدني (ذره‌هاي فلز و نيمه رساناها) درهم مي‌آميزند و چندسازه‌ي ظريفي به دست مي‌آيد كه مي‌توان از آن براي توليد تراشه‌هاي رايانه‌اي بسيار كوچك و ديگر ابزارهاي الكترونيك بهره گرفت. در واقع،‌ اين چند سازه‌ها حلقه‌ي ارتباطي شيمي معدني و زيست‌شناسي مولكولي هستند.

به تازگي انجلا بلچر(Belcher) و ساندرا ولي(Whaley) از ويروس‌ها، پروتئين‌هاييبه دست آورده‌اند كه با گاليم، آرسنيد، سيلسيم، ينيديوم فسفيدها و روي‌سلنيد تركيب مي‌شوند. آنان با بررسي بيش از 100 ميليون ويروس به اين پروتئين‌ها دست يافتند و با بهره‌گيري از ساز و كارهاي تكامل، پروتئين‌هايي را گزينش كردند كه به نيمه‌رساناها مي‌پيوندند. سپس اين پروتئين‌ها را با استفاده از باكتري‌ها به توليد انبوه رساندند. به اين ترتيب، آن ها به مواد اوليه‌ي چند سازه‌اي دست پيدا كردند كه اميد مي‌رود دنياي الكترونيك را دگرگون كند.

4. چند سازه‌اي كه خود را بازسازي مي‌كند: پژوهشگران دانشگاه اليسون، كپسول‌هاي بسيار ريزي را همراه كاتاليزگر ويژه، درون زمينه‌ي يك چندسازه جاي داده‌اند. اين كپسول‌ها حاوي مواد ترميم كننده هستند كه با شكسته شدن چند سازه و از هم پاشيدن كپسول‌ها آزاد مي‌شوند. هنگامي كه اين مواد با كاتاليزگر موجود در زمينه‌ي چندسازه برخورد پيدا كنند، به فرايند بسپارش وارد مي‌شوند و شكستگي را بازسازي مي‌كنند. باتوجه به اين كه برخي از شكستگي‌ها درعمق يك ساختار به وجود مي‌آيند وتشخيص و ترميم آن‌ها بسيار دشوار است، اين چند سازه‌ها مي‌توانند كاربردهاي گسترده‌اي در الكترونيك، صنايع هوايي و فضايي داشته باشند. اين چند سازه‌ها با الگوبرداري از خاصيت ترميم پذيري چند سازه‌هاي زيستي طراحي شده‌اند.

5. چند سازه‌اي براي استخوان: پژوهشگران تلاش مي كنند تا با استفاده از بلورهاي هيدروكسي آپاتيت‌، ‌مولكول‌هاي كلاژن و ديگر اجزاي مورد نياز، چند سازه‌اي بسازند كه بتوان از آن براي ترميم يا جايگزيني استخوان‌ها استفاده كنند.

نتيجه‌

ويژگي‌هاي يك چند سازه فراتر از ويژگي‌هاي خرده‌هاي سازنده‌ي آن است. با وجود اين، براي به دست آوردن چندسازه‌اي با ويژگي‌هاي مورد نظر، يك شيمي‌دان بايد ويژگي‌هاي موادي را كه مي‌خواهد در چندسازه بگنجاند به خوبي بشناسد. در واقع ، كار او شناخت ويژگي‌هاي مواد و تركيب ويژگي‌ها براي به دست آوردن ويژگي‌هاي تازه است. بنابراين، افزايش شناخت ما از ساختمان و ويژگي‌هاي موادي كه در جهان زنده يافت مي‌شود، مي‌تواند ما را به سوي چندسازه‌هايي رهنمون شود كه افزون بر داشتن ويژگي‌هاي جادويي، دوست خوبي براي طبيعت نيز باشند.

منبع:

1.Tom Matthams.Perfect partnerships. New scientist 2001 20 January

2. [ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

3. Whaley, Sandra R.; English, D. S.; Hu, Evelyn L.; Barbara, Paul F.; Belcher, Angela M.. Selection of peptides with semiconductor binding specificity for directed nanocrystal assembly. Nature (London) (2000), 405(6787), 665-668.

4. Mimicking Biological Systems, Composite Material Heals Itself. ScienceDaily

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

[ برای مشاهده لینک ، با نام کاربری خود وارد شوید یا ثبت نام کنید ]

منبع: جزيره ي دانش

انتشار آنلاين 13 ژوئن 2005 منبع :نيچر ترجمه خبر: علي قليان اول كشيدن سيگار و چاقي به صدمات كروموزمي وابسته به پيري دامن مي زند . به نظر مي رسد پرخوري و استعمال سيگار هر دو تلومر هاي شما را كوتاه و كوتاهتر مي كنند . اينكه خوردن غذا هاي چرب و سيگار كشيدن مي تواند زندگي شما را از طريق حملات قلبي و سرطان كوتاهتر كند ، به هيچ وجه خبر جديدي نيست . اما اكنون بررسي جديدي نشان داده است كه اعتياد به سيگار و پر خوري مستقيما مي تواند سالها DNA شما را پيرتر كند . رشته هاي DNA غالبا در انتهاي خود واجد ترادف هاي تكراري به نام تلومر ها هستند . همچون سر پلاستيكي بند كفش هاي شما ، تلومر ها نيز از انتها هاي ژنها در برابر گسيختگي و فرسودگي جلو گيري مي كنند . اما هر بار كه سلولي تقسيم مي شود ، پروتئين هاي د خيل در همانند سازي DNA قادر به كپي كردن كامل DNA نيستند و لذا تلومر ها با گذشت زمان كوتاهتر مي شوند . تايم اسپكتور(Tim Spector)رئيس بخش تحقيقات بيمارستان توماس اس تي در لندن و تيم همراهش نشان دادند كه تلومر ها در بيماران چاق و افراد بشدت سيگاري به طور چشمگيري كوتاه تراز ديگران است . ادوارد لويس از دانشگاه ناتينگهام انگلستان مي گويد " داشتن تلومر هاي كوتاهتر يعني اينكه شما زودتر از افرادي كه تلومر هاي بلندتري دارند از كار خواهيد افتاد ". اسپكتور توضيح مي دهد كه مطالعات انجام شده نشان داده است كه زنان چاق براساس اندازه تلومرهايشان 9 سال از زنان لاغر اندام همزاد خود پير ترند . سيگاريهاي شديد يعني كساني كه براي مدت 40 سال يك پاكت سيگار در روز مصرف كرده اند 7 سال پير تر از سن بيولوژيكيشان نشان مي دهند . محققين قبلا مي دانستند كه سيگار و چاقي مي تواند عامل ايجاد نوعي استرس در سلولها باشد كه به انجام واكنشهاي شيميايي فرسايش دهنده تلومر ها منجر مي شود .مي توان با محاسبه دقيق بيان كرد كه حتي مصرف يك نخ سيگار چقدر بر كاهش طول عمر موثر است . تيم اسپكتور اطلاعات و نمونه هاي خوني از 1100 زن در سنين بين 18 تا 72 سال را جمع آوري نمودند . در اين گروه 11% (بر اساس شاخصه هاي بدني)چاق حدود18% سيگاريهاي فعال بودند . محققين DNA سلولهاي خوني اين زنان را تعيين ترادف نمودند تا به اندازه تلومرهايشان دست يابند. رويهم رفته پژوهشهاي بعمل آمده نشان داد كه تلومر هاي زنان حدود 27 جفت باز در سال كاهش مي يابد اما در زنان شديدا سيگاري 200جفت با ز علاوه بر ميزان طبيعي پس از 40 سال مصرف دخانيات از طول تلومر ها كاسته مي شود . در مورد زنان چاق اين پژوهش ، بررسي نشان داد كه زنان چاق به طور متوسط تعداد 240 جفت باز در تلومرهايشان از زنان طبيعي هم سن خود كمتر دارند . چاقي در مقايسه با سيگار اثرات شديد تري بر كاهش عمر دارد .