Materiais
O TMPTO (viscosidade ~ 40 MPa) foi adquirido da Guangzhou Fufei Chemical Know-how Co. Ltd, China. O ácido clorídrico (HCl, 36-38%) e o hidróxido de sódio (NaOH) foram obtidos da Sinopharm Chemical Reagent Co. Ltd, China. Todos os produtos químicos têm uma pureza acima de 99% e foram usados conforme recebido.
1H-NMR (600 MHz, DMSO-D6Assim, δppm) para tmpto: 5.40-5.26 (m, 6h), 3,96 (s, 1h), 3,91-3,86 (m, 3h), 3,31 (d, J= 5,2 Hz, 2h), 2,27 (T, J= 7,3 Hz, 4h), 2,19 (T, J= 7,4 Hz, 2H), 2,09-1,85 (m, 11h), 1,50 (m, 7h), 1,42-0,95 (m, 62h), 0,86 (m, 9h), 0,83-0,77 (m, 3h).
13C-nmr (600 MHz, DMSO-D6Assim, δppm) for TMPTO: 174.46, 129.66, 129.63, 63.61, 33.64, 31.28, 31.27, 29.08, 29.05, 29.04, 28.83, 28.82, 28.72, 28.68, 28.67, 28.58, 28.52, 24.47, 24.45, 13.94, 13.93, 7.25.
Preparação e estabilidade da mistura de tmpto/água
As misturas líquidas binárias foram preparadas misturando diretamente o óleo TMTPO e a água ultrapura (ρ= 18,25 MΩ · cm) em proporções de quantity (VO:VC) entre 1: 8 e 8: 1 em frascos de soro de vidro sob agitação magnética por cerca de 10 min a temperaturas abaixo de 40 ° C. Soluções aquosas de HCl e NaOH (1 mol L-1) foram usados para ajustar o valor de pH da fase aquosa contínua. As misturas líquidas foram armazenadas a 20 ± 0,5 ° C para estudar sua estabilidade coloidal. A desestabilização das misturas líquidas pode ser alcançada incubando -as a temperaturas acima de 40 ° C em um banho de água por cerca de 1 h. Todos os recipientes e agitadores magnéticos foram pré-limpos com detergente e enxaguado completamente usando etanol e água desionizada para evitar contaminações no dia do experimento.
Caracterização
Microscopia óptica (OM, Axioskop, Zeiss, Alemanha) e FM (Escopo Axio A1, Zeiss, Alemanha) foram usadas para caracterizar a estrutura e a morfologia das microdropletas de óleo formadas na fase de emulsão superior. Um corante hidrofílico fluoresceína de sódio (Aladdin Biochemical Know-how Co. Ltd., China) foi usado para manchar a fase aquosa contínua para as observações de FM. O analisador de tamanho de partícula a laser (LS-POP, OMEC, China) foi utilizado para determinar a distribuição de tamanho de microdropletas de óleo disperso na fase de emulsão superior. O espectrômetro UV-Vis (TU-1810DSPC, Persee, China) foi empregado para medir a transmitância da fase superior das misturas líquidas. O espectrômetro de ressonância magnética nuclear (RMN) (600 MHz, Bruker, Avneo 600, EUA) foi empregada para adquirir o 1H-nmr e 13Espectros C-NMR das misturas TMPTO e TMPTO/água em temperaturas desejadas. O 1Mão 13C mudanças químicas foram referenciadas ao deuterado dimetilsulfóxido (DMSO-D6) em 2,50 e 39,53 ppm, respectivamente, como padrões internos. O tensiômetro multifuncional (K100, KRȕSS, Alemanha) foi usado para determinar a tensão interfacial da interface pura de TMPTO/água usando configurações de queda pendente, nas quais a variação na tensão interfacial ao longo do tempo foi registrada após a fase oleosa injetada lentamente na fase aquosa. Um reômetro MCR-302E (Anton Paar, Áustria) com um sistema de placa de placa e um intervalo de amostra de 1,0 mm foi usado para conduzir as medições de viscosidade das misturas líquidas em diferentes temperaturas em uma faixa de taxa de cisalhamento entre 1 e 1000 s-1.
Medições tribológicas
Testador de atrito e desgaste UMT (UMT-Tribolab, Bruker, Alemanha) com configurações de bola em disco de bola usando bolas de aço comerciais (d= 10 mm) e substratos (d= 24 mm) como contrapartes foram empregados para estudar o comportamento tribológico da água ultrapura, o óleo de TMPTO e as misturas de óleo/água, respectivamente. A bola de aço e o disco foram limpos ultrasonicamente usando éter de petróleo e metanol antes de cada medição. A carga regular aplicada estava entre 15 e 800 N, a velocidade deslizante estava entre 1 e 100 mm s-1 e a distância alternativa foi definida como 2 mm. Todas as medidas foram realizadas controlando rigorosamente as temperaturas de teste (isto é, 20, 30, 40, 50, 60 e 70 ° C) em constante com uma precisão de ± 1 ° C. O desempenho convertivelmente tribológico da mistura de óleo/água foi estudado alternadamente alterando a temperatura de teste entre 20 e 50 ° C em uma carga regular aplicada constante e velocidade de deslizamento de 15 N e 80 mm s-1respectivamente.
Testador multifuncional de atrito e desgaste (RTEC, MFT-5000, Alemanha) e microscopia eletrônica de varredura em emissão de campo (Fe-SEM, JSM-760F, Zeiss, Alemanha) foram utilizados para medir o quantity de desgaste e a morfologia da superfície dos substratos de aço lubrificados com com diferentes materiais. A propriedade anti-vestuário extrema de pressão foi examinada usando o testador de fricção de quatro bolas (MS-10A, Tenkey, China). Todas as medidas de atrito e desgaste foram repetidas pelo menos três vezes para garantir uma boa reprodutibilidade.
Ensaios de biocompatibilidade
A biocompatibilidade in vitro foi avaliada usando o ensaio de Equipment-8 de contagem de células (CCK-8) para fibroblastos da pele humana (HSF) e células epiteliais brônquicas humanas (Beas-2b). Ambos os dois tipos de células foram semeados em uma placa de 96 poços (8 × 103 células bem-1) e cultivado com ou sem as amostras de teste (incluindo TMPTO e as misturas de tmpto/água) no meio de Eagle modificado de Dulbecco (DMEM) suplementado com soro fetal de 10% fetal (FBS) e 1% de penicilina-supicomicina a 37 ° C sob 5% Co2 por 24 h. Depois, CCK-8 diluído de 10 vezes (0,1 mg bem-1) foi adicionado às células e incubado por mais 2 h. Finalmente, a viabilidade celular foi medida com base na densidade óptica a 450 nm usando um leitor de microplacas Victor X5 (Perkinelmer, Akron, OH). Todos os dados de viabilidade celular foram expressos como média ± desvio padrão (n≥ 10).
A imagem de células vivas/mortas foi realizada com uma microscopia fluorescente invertida (FM, Axio Scope A1, Zeiss, Alemanha). Especificamente, as soluções aquosas de iodeto de Calcein-AM/Proídio (2: 1) foram diluídas com o meio de cultura na proporção de 1: 1000 e depois adicionadas à incubadora de células em uma dosagem de 1 ml de poço-1 De acordo com o protocolo do fabricante. Após incubados em condições escuras por cerca de 15 min, a morfologia e o crescimento das células foram detectados usando o FM. Um laser de argônio de 494 nm foi usado para excitar os corantes.
A biocompatibilidade in vivo foi avaliada por injeção intraperitoneal da mistura de tmpto/água (VO:VC= 1: 1) nos ratos ICR (masculino, com 8 semanas de idade) em uma dose de 10 mg kg-1 peso corporal. Após 14 dias, o sangue foi coletado do plexo venoso orbital medial para avaliações bioquímicas. Os camundongos foram então sacrificados e seus principais órgãos, incluindo coração, fígado, baço, pulmão e rim, foram coletados e testados com coloração com H&E para examinar os potenciais efeitos tóxicos da mistura líquida com os camundongos intraperitonealmente injetados com solução salina como controles. Todas as experiências com animais foram realizadas de acordo com o Guia do Conselho Nacional de Pesquisa para o Cuidado e o Uso de Animais de Laboratório e licenciado pelo Comitê de Ética em Experimentação de Animais de Seleção de Pesquisa Biotecnologia (Hangzhou) Co., Ltd (Número de aprovação: YXSW240425926).
Testes de biodegradabilidade
Os testes de biodegradabilidade foram realizados de acordo com o GB/T 19277.1-2011. Celulose microcristalina e a mistura de tmpto/água (VO:VC = 1: 1) foram empregados como materiais de referência e experimental, respectivamente. O sistema de teste foi fabricado misturando os solos culturais contendo fertilizantes orgânicos fermentados por calor com as amostras na proporção de peso de 6: 1, e os dados foram registrados por 45 dias contínuos. Ao usar a mistura líquida binária e a celulose microcristalina como fontes de carbono orgânico, as misturas de teste foram arejadas com CO2-Free ar a uma taxa controlada e o grau de biodegradação foi determinado pela medição do CO2produção durante o processo de decomposição.
Simulações de dinâmica molecular
Simulações clássicas de MD foram realizadas para estudar o comportamento de auto-montagem das moléculas de TMPTO na água. A caixa de simulação cúbica foi construída usando o software program Packmol35. Tinha 10 × 10 × 10 nm de tamanho e continha 20 moléculas de água TMPTO e 11226 no whole. O campo de força molecular da gaff que consiste nas interações ligado e não ligado foi utilizado para descrever as moléculas TMPTO36. As interações não ligadas podem ser divididas nas van der Waals e interações eletrostáticas, respectivamente.
Especificamente, a minimização de energia foi realizada inicialmente para relaxar a caixa de simulação. Em seguida, um conjunto canônico (NVT), onde as temperaturas foram definidas como 293 e 323 Okay, respectivamente, com um timestep de 2.0 fs foi aplicado para otimizar a caixa de simulação. As temperaturas simuladoras foram mantidas usando o termostato do nariz. O tempo de otimização da NVT foi definido como 10,0 ns, o que foi longo o suficiente para obter uma configuração estável. Por fim, a caixa de simulação foi ainda otimizada usando um conjunto isotérmico-isobárico (NPT) por 20,0 ns com um timestep mantido a 2,0 fs. Durante o processo de simulação, o movimento dos átomos foi controlado com o movimento clássico de Newton, onde o algoritmo de velocidade-verlet foi usado para integrar a equação clássica de Newton. O pacote Gromacs 2020.7 foi usado para realizar todas as simulações37.
