حصہ Ⅱ: Cistanche: Mesoporous کاربن پر Phenylethanoid Glycosides کا انتہائی موثر جذب

رابطہ: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 ای میل:audrey.hu@wecistanche.com

ہیلن سو، وینجنگ پی، زیوکین لی، اور جنلی ژانگ

حصہ Ⅰ پر واپس جائیں۔

تین میسوپورس کاربن جذب کرنے کی کارکردگی کا موازنہ

چونکہ تین ادسوربنٹ بنیادی طور پر کاربن پر مشتمل ہوتے ہیں، اس لیے پی ایچ جی اور میسوپورس کاربن کے درمیان جذب کا تعامل ایک جیسا سمجھا جاتا تھا۔ لہذا، یہ سمجھا جاتا تھا کہ جذب کی کارکردگی میں فرق میسوپورس کاربن کی جسمانی ساخت میں فرق سے اخذ کیا گیا تھا۔ جدول 2 تین قسم کے میسوپورس کاربن کی جذب کی کارکردگی کو ظاہر کرتا ہے۔ یہ جدول 2 سے دیکھا جا سکتا ہے کہ تین قسم کے میسوپورس کاربن سب PhGs کو جذب کر سکتے ہیں، اور CMK-3 کی جذب کی کارکردگی CMK-8 اور DMC سے بہتر تھی۔ اس سے ظاہر ہوتا ہے کہ میسوپورس کاربن کا تاکنا سائز پی ایچ جی کے مالیکیولز سے بڑا تھا، اور تاکنا کا سائز تین میسوپورس کاربن کے جذب کرنے کی صلاحیت کو متاثر کرنے والا بنیادی عنصر نہیں تھا۔ CMK-3 کی جذب کرنے کی صلاحیت اور ڈیسورپشن کی شرحیں بالترتیب 189.37 mg/g اور 94.96 فیصد تک تھیں۔ CMK-3 کی جذب کرنے کی صلاحیت CMK-8 سے زیادہ تھی۔ چونکہ CMK-3 کا تاکنا والیوم اور مخصوص سطح کا رقبہ DMC اور CMK-8 سے بڑا تھا، اس نے اشارہ کیا کہ چھید کا حجم اور مخصوص سطح کا رقبہ جذب کی کارکردگی کو متاثر کرنے والا بنیادی عنصر تھا۔

cistanche کے PhGs

جذب کی شرائط کی اصلاح

CMK-3 کے لیے جذب کے تجربے کی اصلاح کو ایکٹیوسائیڈ اور ایکیناکوسائیڈ دونوں کے مرکب کا استعمال کرتے ہوئے انجام دیا گیا ہے۔ درجہ حرارت، پی ایچ، اور ارتکاز CMK-3 جذب کی کارکردگی کو متاثر کرنے والے اہم عوامل تھے۔ اس طرح، CMK-3 جذب کی کارکردگی پر اثر انداز ہونے والے ان تین عوامل کے اثرات کی چھان بین کی گئی۔

CMK کی جذب کی کارکردگی پر نمونے کے ارتکاز کا اثر-3

CMK{{0}} کی جذب کارکردگی پر نمونے کے ارتکاز کا اثر شکل 5 میں دکھایا گیا ہے۔ جیسے جیسے ارتکاز بڑھتا ہے، جذب کی صلاحیت بڑھ جاتی ہے۔ جب نمونے کی حراستی 0.41 mg/g تک پہنچ جاتی ہے تو نمونے کے ارتکاز میں اضافے کے ساتھ جذب کرنے کی صلاحیت مزید نہیں بڑھتی ہے۔ نمونے کی کم ابتدائی ارتکاز پر، جذب کرنے والی فعال سائٹیں نسبتاً کم مقدار میں پی ایچ جی کے مالیکیولز کو جذب کرنے کے لیے کافی تھیں۔ اس کے برعکس، نمونے کی اعلیٰ ابتدائی حراستی میں، جذب کرنے والے عناصر پر فعال سائٹس کی مقررہ مقدار پی ایچ جی کے مالیکیولز کی مقدار کو بڑھاتے ہوئے جذب کرنے کے قابل نہیں تھی۔ اس طرح، PhGs کے مالیکیولز کے لیے CMK-3 کی جذب کرنے کی صلاحیت متوازن ہوتی ہے۔

CMK کی جذب کارکردگی پر pH کا اثر-3

شکل 6 نے CMK-3 کی جذب کارکردگی پر pH کا اثر دکھایا۔ یہ شکل 6 سے دیکھا جا سکتا ہے کہ CMK -3 کے ذریعے PhGs کے جذب کے لیے بہترین pH قدر 6 تھی۔ وجوہات درج ذیل ہیں: PhGs میں فینولک ہائیڈروکسیل گروپس کی ایک بڑی تعداد تھی اور ان کا تعلق کمزور تیزابی مالیکیولز سے تھا، مختلف pH قدروں نے PhGs کے مالیکیولز کے آئنائزیشن اور استحکام کو متاثر کیا۔ فینولک ہائیڈروکسیل گروپوں کے آئنائزیشن کو کم پی ایچ ویلیو پر روکا جائے گا، جبکہ پی ایچ جی پر فینولک ہائیڈروکسیل گروپس کا استحکام اعلی پی ایچ ویلیو پر کم ہوگا۔ PhGs پر فینولک ہائیڈروکسیل گروپوں کے روکے ہوئے آئنائزیشن کے نتیجے میں PhGs اور CMK-3 کے درمیان الیکٹرو سٹیٹک تعاملات میں کمی واقع ہوئی، جس سے PhGs کے لیے CMK-3 کی جذب کی کارکردگی میں کمی واقع ہوئی۔ اس طرح، CMK- 3 جذب کے لیے زیادہ سے زیادہ pH 6 تھا۔

CMK کی جذب کی کارکردگی پر درجہ حرارت کا اثر-3

جذب کے عمل میں درجہ حرارت ایک اہم پیرامیٹر تھا۔ درجہ حرارت نہ صرف بیرونی باؤنڈری لیئر انٹرفیس پر پی ایچ جی کے مالیکیولز کے پھیلاؤ کو متاثر کرتا ہے بلکہ جذب کرنے والے سوراخوں کے اندر بھی۔ شکل 7 نے CMK-3 کی جذب کرنے کی صلاحیت پر درجہ حرارت کا اثر دکھایا۔ درجہ حرارت 30 سے ​​60◦C تک بڑھنے کے ساتھ CMK-3 کی جذب کرنے کی صلاحیت بڑھ جاتی ہے۔ یہ بتایا گیا ہے کہ اس کی بنیادی وجہ یہ تھی کہ عمل کی اینڈوتھرمک نوعیت کی وجہ سے بڑھتے ہوئے درجہ حرارت کے ساتھ فعال سائٹ میں اضافہ ہوتا ہے، اور جذب کے درجہ حرارت میں اضافے کے ساتھ جذب کرنے والے عناصر کے انٹرا پارٹیکل پھیلاؤ میں اضافہ ہوتا ہے (Peng et al.، 2015) . اس کے علاوہ، PhGs کے مالیکیولز کی نقل و حرکت میں اضافہ ہوا اور بڑھتے ہوئے درجہ حرارت کے ساتھ ان کی بازی مزاحمت میں کمی واقع ہوئی۔ جب درجہ حرارت 60–80◦C تھا تو بڑھتے ہوئے درجہ حرارت کے ساتھ جذب کرنے کی صلاحیت کم ہو جاتی ہے۔ اس نے اشارہ کیا کہ جذب درجہ حرارت کی زیادہ سے زیادہ قیمت تھی اور پی ایچ جی کے مالیکیول اعلی درجہ حرارت پر عدم استحکام کا شکار ہو سکتے ہیں۔ لہذا، جذب کرنے کا بہترین درجہ حرارت 60◦C ہونے کا انتخاب کیا گیا۔

CMK{{0}} کی زیادہ سے زیادہ جذب کی شرائط درج ذیل تھیں: نمونے کا ارتکاز 0.41 mg/g، محلول pH 6، اور جذب درجہ حرارت 60◦C تھا۔ بہترین حالات کے تحت، CMK-3 پر خام نچوڑ میں PhGs کی جذب کرنے کی صلاحیت 358.09 ± 4.13 mg/g تھی، جو کہ میکرو پورس ریزنز (HPD300, 94.93 mg/g) پر PhGs کی جذب کرنے کی صلاحیت سے تین گنا زیادہ تھی۔ (Liu et al.، 2013)۔ دریں اثنا، CMK-3 کی ڈیسورپشن کی شرح میکرو پورس رال سے 94.67 فیصد زیادہ تھی۔

cistanche ضمیمہ

ادسورپشن آئسوتھرم

ادسورپشن آئسوتھرم کو شکل 8A میں دکھایا گیا تھا۔ توازن کے ارتکاز میں اضافے کے ساتھ، PhGs کے لیے جذب کرنے کی صلاحیت بڑھ گئی اور سنترپتی کی کیفیت کو پہنچ گئی۔ CMK- 3 پر PhGs کی جذب کی کارکردگی کو مزید سمجھنے کے لیے، CMK-3 کے ادسورپشن آئسوتھرمز کو Langmuir اور Freundlich ماڈلز کا استعمال کرتے ہوئے چھان بین کی گئی۔ ادسورپشن کے پیرامیٹرز مختلف ماڈلز سے حاصل کیے گئے تھے جو جذب کرنے کے طریقہ کار پر کچھ مفید معلومات فراہم کرتے ہیں۔ اعداد و شمار 8B، C میں CMK-3 ادسورپشن آئسوتھرم کی تصویر کشی کی گئی ہے جسے لینگموئیر اور فرینڈلچ ماڈل نے بنایا ہے۔

Langmuir ماڈل ان مفروضوں پر مبنی تھا کہ جذب کرنے والی مخصوص یکساں جگہوں پر جذب ہوتی ہے، جذب شدہ پرجاتیوں کے درمیان کوئی خاص تعامل نہیں ہوتا ہے، اور جاذب کو ایک پرت کے بعد سیر کیا گیا تھا:

جذب کرنے والے مالیکیول جاذب سطح پر بنتے ہیں۔ لکیریائزڈ Langmuir isotherm مساوات کو اس طرح لکھا جا سکتا ہے:

CE/QE=1 KLqm جمع CE/QM (2)

فرینڈلچ ماڈل کو عام طور پر ملٹی لیئر اور متضاد سطحوں کی جذب کی خصوصیات کو بیان کرنے کے لئے استعمال کیا جاتا تھا (وو ایٹ ال۔، 2017)۔ اس کی لکیری شکل درج ذیل ہے:lnqe=lnKF جمع 1n/lnce (3)

جہاں QM (mg/g) نظریاتی زیادہ سے زیادہ monolayer جذب کرنے کی صلاحیت ہے، KL (mL/mg) Langmuir مستقل ہے جو جذب کرنے والی توانائی سے متعلق ہے جو adsorbate اور adsorbent کے درمیان تعلق کو ظاہر کرتی ہے (Wu et al.، 2017؛ He et al. , 2019)، KF [(mg/g)•(mL/mg)1/n ] اور n فرینڈلچ مستقل ہیں۔ KF رشتہ دار جذب کرنے کی صلاحیت کا اشارہ ہے، n جذب کرنے کی قوت کی شدت اور بائنڈنگ سائٹس کی ہیٹروجنیٹی سے متعلق ہے، اور 1/n جذب کی موافقت کی نشاندہی کرتا ہے۔

isotherm ماڈلز کے پیرامیٹرز کا خلاصہ ٹیبل 3 میں کیا گیا تھا۔ CMK-3 پر PhGs کے جذب ڈیٹا کو بیان کرنے کے لیے Langmuir ماڈل Freundlich ماڈل سے بہتر تھا، جس نے اشارہ کیا کہ CMK پر phenylethanoid glycosides کی جذب 2}} ایک سادہ monolayer جذب کرنے کا عمل تھا (Wang F. et al.، 2017)۔ اس کے علاوہ، CMK-3 کی سطح پر آکسیجن پر مشتمل فنکشنل گروپس کی موجودگی نے PhGs کے جذب کو بڑھایا۔ زیادہ سے زیادہ جذب کی مقدار (QM) 380.70 mg/g تک پہنچ سکتی ہے جو تجرباتی قدر کی طرح تھی۔ اس کے علاوہ، PhGs کی 1/n قدر 0.22 شمار کی گئی، جو کہ<0.5. it="" indicated="" that="" the="" adsorption="" of="" the="" phgs="" on="" the="" cmk-3="" could="" take="" place="" easily="" (fu="" et="" al.,="" 2007;="" gan="" et="" al.,="" 2018).="" this="" indicated="" that="" the="" adsorption="" of="" phenylethanoid="" glycosides="" on="" cmk-3="" was="" not="" completely="" a="" physical="" adsorption="" process.="" phgs="" contain="" multiple="" hydroxyl="" groups="" which="" might="" form="" hydrogen="" bonds="" with="" the="" oxygen-containing="" functional="" groups="" on="" the="" cmk-3="" and="" offer="" weak="" chemical="" adsorption="" for="" the="" adsorption.="" therefore,="" cmk-3="" adsorption="" of="" phgs="" was="" a="" complex="" adsorption="" process="" combining="" physical="" adsorption="" with="">

جذب حرکیات

شکل 9A میں جذب کے توازن کے وقت کا تعین کرنے کے لیے وقت کے فنکشن کے طور پر CMK-3 جذب کرنے کی صلاحیتوں کی چھان بین کی گئی۔ تحقیقات سے پتہ چلتا ہے کہ توازن جذب کرنے کی شرح بتدریج کم ہوتی جاتی ہے اور بتدریج برابر ہوتی جاتی ہے جیسے جیسے جذب کرنے کی صلاحیت توازن کے قریب آتی ہے۔ یہ پایا گیا کہ جذب کا توازن 14 گھنٹے کے بعد پہنچ گیا تھا۔ تیز رفتار ابتدائی جذب کی شرح حل میں PhGs اور CMK-3 کے درمیان اعلی ارتکاز کے میلان کی وجہ سے ہو سکتی ہے اور CMK-3 کی سطح پر فعال سائٹس کی بڑی دستیابی تھی۔

جذب حرکیات کا اندازہ چھدم فرسٹ آرڈر، سیوڈو سیکنڈ آرڈر، اور انٹرا پارٹیکل ڈفیوژن ماڈلز کے اطلاق سے کیا گیا۔ سیوڈو فرسٹ آرڈر، سیوڈو سیکنڈ آرڈر ماڈلز، اور CMK-3 پر جذب کرنے والے پی ایچ جی کے لیے انٹرا پارٹیکل ڈفیوژن ماڈل کے پلاٹ شدہ گراف بالترتیب اعداد 9B–D میں دکھائے گئے تھے۔

حرکیات کے ماڈلز کی لکیری شکل کا اظہار اس طرح کیا گیا ہے: سیوڈو فرسٹ آرڈر (لی ایٹ ال۔، 2017a):

لاگ (qe − qt )=logqe − K1/2.303 t (4)

سیوڈو سیکنڈ آرڈر (Tang et al.، 2018):

t/qt=1/K2q2e جمع t/qt (5)

جہاں K1 (1/min) اور K2 (g/mg·min−1 ) بالترتیب سیوڈو فرسٹ آرڈر ریٹ مساوات اور سیوڈو سیکنڈ آرڈر ریٹ مساوات کے ریٹ مستقل ہیں۔ qe (mg/g) توازن میں نظریاتی جذب کرنے کی صلاحیت ہے۔

انٹرا پارٹیکل ڈففیوژن ماڈل:

qt=Kpt^1/2جمع C (6)

جہاں Kp انٹرا پارٹیکل ڈففیوژن مستقل (mg/g منٹ) ہے اور C باؤنڈری لیئر ایففیکٹ (mg/g) کا عکاس ہے۔

qe، شرح مستقل، اور ارتباط کے گتانک کی حسابی قدریں جدول 4 میں دکھائی گئی ہیں۔ سیوڈو سیکنڈ آرڈر ماڈل نے R2 ویلیو 0.998 دی، جبکہ سیوڈو فرسٹ آرڈر ماڈل کی R2 ویلیو تھا 0.84۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ سیوڈو سیکنڈ آرڈر ماڈل سیوڈو فرسٹ آرڈر ماڈل سے بہتر لکیری تعلق کو ظاہر کرتا ہے۔ شکل 9C سے پتہ چلتا ہے کہ t/qe بمقابلہ t کے لکیری پلاٹ سیوڈو سیکنڈ آرڈر ماڈل کے تجرباتی ڈیٹا کے ساتھ اچھا معاہدہ ظاہر کرتے ہیں۔ سیوڈو سیکنڈ آرڈر کا حساب شدہ qe تجرباتی ڈیٹا (ٹیبل 4) سے کافی ملتا جلتا تھا۔ ان نتائج نے اشارہ کیا کہ سیوڈو سیکنڈ آرڈر سیوڈو فرسٹ آرڈر کے مقابلے میں زیادہ موزوں کائینیٹکس ماڈل تھا۔

تاہم، سیوڈو سیکنڈ آرڈر ماڈل کے تشخیصی نتائج ممکنہ جذب میکانزم کا تعین نہیں کر سکتے ہیں۔ یہ عام طور پر قبول کیا گیا تھا کہ جذب حرکیات کو بازی کے طریقہ کار کے ذریعے کنٹرول کیا گیا تھا، جس میں بیرونی بازی، باؤنڈری لیئر ڈفیوژن، اور انٹرا پارٹیکل ڈفیوژن (ونگ ایٹ ال۔، 2019) شامل ہیں۔ انٹرا پارٹیکل ڈفیوژن ماڈل کا استعمال اس بات کا تعین کرنے کے لیے کیا گیا تھا کہ آیا انٹرا پارٹیکل ڈفیوژن شرح کو محدود کرنے والا مرحلہ تھا۔

انٹرا پارٹیکل ڈفیوژن کو شرح کو محدود کرنے والا مرحلہ کہا جاتا تھا جب qt بمقابلہ t1/2 لکیری تھا۔ انٹرا پارٹیکل ڈفیوژن واحد شرح کو کنٹرول کرنے والا مرحلہ تھا جب وکر اصل سے گزرتا ہے۔ یہ شکل 9D سے دیکھا جا سکتا ہے، کہ انٹرا پارٹیکل ڈفیوژن دو مختلف مراحل سے چل رہا تھا۔ وکر کا پہلا مرحلہ سطح کے جذب کی نمائندگی کرتا ہے۔ دوسرا مرحلہ CMK-3 pores میں انٹرا پارٹیکل ڈفیوژن کی نشاندہی کرتا ہے۔ چونکہ انٹرا پارٹیکل ڈفیوژن پلاٹ اصل سے نہیں گزرا تھا، ماڈل نے اشارہ کیا کہ جذب کرنے کا طریقہ کار ایک سے زیادہ میکانزم تھا اور انٹرا پارٹیکل ڈفیوژن واحد شرح کو محدود کرنے والا مرحلہ نہیں تھا۔ اس طرح، یہ نتیجہ اخذ کیا جا سکتا ہے کہ CMK-3 پر PhGs جذب کرنے کا طریقہ کار پیچیدہ تھا کہ بیرونی سطح جذب اور انٹرا پارٹیکل ڈفیوژن دونوں بیک وقت واقع ہوئے تھے۔

cistanche

بار بار تجربہ

عملی ایپلی کیشنز میں adsorbents کے استعمال اور قدر پر غور کرنے کے لیے دوبارہ قابل استعمال ایک اہم عنصر تھا۔ لہذا، خام نچوڑ کے لیے CMK-3 کی سائیکلک جذب کی کارکردگی کا تجربہ کیا گیا۔ تصویر 10 نے Cistanche tubulosa کے خام عرق کے لیے CMK-3 کے چکراتی جذب کے نتائج دکھائے۔ شکل 10 سے یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ CMK-3 کی جذب کرنے کی صلاحیت جذب کے تین چکروں کے بعد 358.09 ± 4.13 mg/g سے 320.78 ± 5.62 mg/g ہو گئی، جس سے ظاہر ہوتا ہے کہ CMK- 3 اچھا تھا۔ ریپیٹ ایبلٹی، اور CMK-3 کو بار بار phenylethanoid glycosides جذب کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔

نتیجہ

تین قسم کے میسوپورس کاربن پر پی ایچ جی کی جذب کرنے کی خصوصیات کی چھان بین کی گئی اور جذب سے پہلے اور بعد میں میسوپورس کاربن کی خصوصیت کی گئی۔ نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ CMK{{0}} میں تین ادسوربینٹس (CMK- 3، DMC، اور CMK-8) کے درمیان سب سے بڑا مخصوص سطح کا رقبہ اور سوراخ کا حجم تھا، اور یہ جذب کر سکتا ہے۔ Cistanche tubulosa کے نچوڑ سے PhGs مالیکیول DMC اور CMK-8 سے زیادہ موثر ہیں۔ کیونکہ CMK-3 کی سطح پر آکسیجن پر مشتمل فنکشنل گروپس PhGs کے مالیکیولز کے لیے ایک بڑی تعداد میں فعال جذب سائٹس فراہم کر سکتے ہیں۔ اس کے علاوہ، ہائیڈروجن بانڈز PhGs کے ہائیڈروکسیل گروپس اور CMK- 3 کے آکسیجن پر مشتمل فنکشنل گروپس کے درمیان بنائے گئے تھے۔ 0.41 mg/L، pH=6 اور 60◦C کے بہترین حالات میں PhGs کے لیے خام عرق کی جذب کرنے کی صلاحیت 358.09 ± 4.13 mg/g تھی، اور CMK{{16}2} کی متعلقہ ڈیسورپشن کی شرح 95 تھی۔ فیصد . ادسورپشن ڈیٹا نے ظاہر کیا کہ پی ایچ جی کے جذب نے لینگموئیر ماڈل اور سیوڈو سیکنڈ آرڈر ماڈلز کی قریب سے پیروی کی، انٹرا پارٹیکل ڈفیوژن ماڈل نے تجویز کیا کہ جذب کی شرح کو محدود کرنے والے مراحل انٹرا پارٹیکل ڈفیوژن ماڈل تھے۔ CMK-3 کو Cistanche tubulosa سے PhGs کو انتہائی مؤثر طریقے سے جذب کرنے کے لیے ایک ممکنہ جذب کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔

cistanche سپلیمنٹس

ڈیٹا کی دستیابی کا بیان

اس مطالعہ کے لیے تیار کردہ تمام ڈیٹاسیٹس مضمون/ضمنی مواد میں شامل ہیں۔

مصنف کی شراکتیں۔

HX نے تمام تجربات کیے، ڈیٹا اکٹھا کیا، ڈیٹا کا تجزیہ کیا، اور مخطوطہ لکھا۔ WP نے FT-IR ڈیٹا کا تجزیہ کرنے میں مدد کی اور ڈیٹا اکٹھا کیا۔ XL نے کچھ تجرباتی نتائج کی وضاحت کرنے اور مخطوطہ پر نظر ثانی کرنے میں مدد کی۔ JZ نے نتائج کی سائنسی تشریح میں تعاون کیا اور مخطوطہ پر نظر ثانی کی۔

فنڈنگ

ہم چین کے نوجوان سائنسدانوں کے لیے نیشنل نیچرل سائنس فاؤنڈیشن (گرانٹ نمبر 21706166)، شیہیزی یونیورسٹی کے نوجوان اختراعی ٹیلنٹ کے لیے پروگرام (CXRC201802)، یونیورسٹی میں چانگ جیانگ اسکالرز اور اختراعی تحقیقی ٹیم کے لیے پروگرام (گرانٹ نمبر IRT_15R46)، اور شیہیزی یونیورسٹی کا یانگسی ریور سکالر ریسرچ پروجیکٹ (گرانٹ نمبر CJXZ201601)