Protein adsorption
جذب (جذب کے لیے غلط نہیں ہونا) کسی سطح پر مالیکیولز، ایٹمز، آئنز، یا بڑے ذرات کا جمع ہونا اور چپکنا ہے، لیکن سطح کے دخول کے بغیر۔ پروٹین جیسے بڑے حیاتیاتی سالمات کا جذب اعلی جسمانی مطابقت کا حامل ہے، اور اس طرح وہ اپنے سالماتی یا جوہری ینالاگس کے مقابلے میں مختلف میکانزم کے ساتھ جذب ہوتے ہیں۔ پروٹین جذب کرنے کے پیچھے کچھ بڑی محرک قوتوں میں شامل ہیں: سطح کی توانائی، بین سالماتی قوتیں، ہائیڈروفوبیسیٹی، اور آئنک یا الیکٹروسٹیٹک تعامل۔ یہ جان کر کہ یہ عوامل پروٹین کے جذب کو کس طرح متاثر کرتے ہیں، پھر انہیں بائیو میڈیکل یا فزیالوجیکل ایپلی کیشنز میں بہترین کارکردگی کے لیے منتخب کرنے کے لیے مشینی، مرکب، اور دیگر انجینئرنگ تکنیکوں کے ذریعے ہیرا پھیری کی جا سکتی ہے۔ بہت سے طبی آلات اور مصنوعات جسم کی اندرونی سطحوں کے ساتھ رابطے میں آتے ہیں، جیسے جراحی کے اوزار اور امپلانٹس۔ جب کوئی غیر مقامی مواد جسم میں داخل ہوتا ہے، تو مدافعتی ردعمل کا پہلا مرحلہ ہوتا ہے اور نقصان دہ ایجنٹ کو روکنے، بے اثر کرنے یا دیوار سے دور کرنے کی کوششوں میں مادے کے ساتھ مل کر ایکسٹرا سیلولر میٹرکس اور پلازما پروٹین کی میزبانی کرتا ہے۔ یہ پروٹین مختلف قسم کے خلیوں جیسے آسٹیو بلاسٹ اور فائبر بلاسٹ کے منسلک ہونے میں سہولت فراہم کر سکتے ہیں جو ٹشو کی مرمت کی حوصلہ افزائی کر سکتے ہیں۔ اس کو ایک قدم آگے بڑھاتے ہوئے، امپلانٹیبل آلات کو بائیو ایکٹیو مواد کے ساتھ لیپت کیا جا سکتا ہے تاکہ مخصوص پروٹین کے جذب، ریشے دار کیپسول کی تشکیل، اور زخم کی شفا یابی کی حوصلہ افزائی کی جا سکے۔ یہ امپلانٹ کو مسترد کرنے کے خطرے کو کم کرے گا اور اینڈوتھیلیلائزیشن کے لیے ضروری پروٹین اور خلیوں کا انتخاب کرکے بازیابی کو تیز کرے گا۔ اینڈوتھیلیم کی تشکیل کے بعد، جسم اب غیر ملکی مواد کے سامنے نہیں آئے گا، اور مدافعتی ردعمل کو روک دے گا۔ کولیجن یا فائبرائن جیسے پروٹین اکثر خلیوں کے چپکنے اور خلیوں کی نشوونما کے لیے سہاروں کے طور پر کام کرتے ہیں۔ یہ سیل شیٹس کی ساختی سالمیت اور زیادہ پیچیدہ ٹشو اور اعضاء کے ڈھانچے میں ان کی تفریق کا ایک لازمی حصہ ہے۔ غیر حیاتیاتی سطحوں پر پروٹین کی چپکنے کی خصوصیات اس بات پر بہت زیادہ اثر انداز ہوتی ہیں کہ خلیات بالواسطہ طور پر سہاروں کے ذریعے ان سے منسلک ہو سکتے ہیں یا نہیں۔ ہپ-سٹیم متبادل کی طرح ایک امپلانٹ میزبان بافتوں کے ساتھ انضمام کی ضرورت ہوتی ہے، اور پروٹین جذب اس انضمام کو آسان بناتا ہے۔ جراحی کے آلات کو زیادہ آسانی سے جراثیم سے پاک کرنے کے لیے ڈیزائن کیا جا سکتا ہے تاکہ پروٹین کسی سطح پر جذب نہ رہیں، جس سے کراس آلودگی کا خطرہ ہو۔ کچھ بیماریاں جیسے کریٹزفیلڈ-جیکب بیماری اور کرو (دونوں پاگل گائے کی بیماری سے متعلق ہیں) پریون کی منتقلی کی وجہ سے ہوتی ہیں، جو عام طور پر مقامی پروٹین کی غلط یا غلط طریقے سے فولڈ شدہ شکلیں ہوتی ہیں۔ پریون سے آلودہ جراحی کے اوزاروں کو غلط فولڈ شدہ پروٹین کے تمام ٹریس عناصر کو مکمل طور پر ختم کرنے کے لیے نسبندی کے ایک خاص طریقہ کی ضرورت ہوتی ہے، کیونکہ وہ عام طور پر استعمال ہونے والے صفائی کے بہت سے طریقوں کے خلاف مزاحم ہوتے ہیں۔ تاہم، بعض صورتوں میں، بائیو میٹریلز میں پروٹین کا جذب ایک انتہائی ناموافق واقعہ ہو سکتا ہے۔ جمنے والے عوامل کا چپکنا تھرومبوسس کا باعث بن سکتا ہے، جو فالج یا دیگر رکاوٹوں کا باعث بن سکتا ہے۔ کچھ آلات کا مقصد جسم کے اندرونی ماحول کے ساتھ تعامل کرنا ہے جیسے سینسر یا منشیات کی ترسیل کرنے والی گاڑیاں، اور پروٹین کے جذب سے ان کی تاثیر میں رکاوٹ پیدا ہوگی۔ پروٹین کی بنیادی چیزیں جذب پروٹین حیاتیاتی سالمے ہیں جو امینو ایسڈ ذیلی اکائیوں پر مشتمل ہوتے ہیں۔ ہر امینو ایسڈ کی ایک سائیڈ چین ہوتی ہے جو ارد گرد کے ماحول کے پی ایچ کے ساتھ ساتھ اس کی اپنی انفرادی قطبی/غیر قطبی خصوصیات کے لحاظ سے چارج حاصل کرتی ہے یا کھو دیتی ہے۔ چارج شدہ علاقے اس بات میں بہت اہم کردار ادا کر سکتے ہیں کہ یہ پروٹین دوسرے مالیکیولز اور سطحوں کے ساتھ کس طرح تعامل کرتا ہے، نیز اس کی اپنی ترتیری ساخت (پروٹین فولڈنگ) بھی۔ ان کی ہائیڈروفیلسیٹی کے نتیجے میں، چارج شدہ امینو ایسڈ پروٹین کے باہر واقع ہوتے ہیں، جہاں وہ سطحوں کے ساتھ تعامل کرنے کے قابل ہوتے ہیں۔ یہ امینو ایسڈ کا انوکھا مجموعہ ہے جو پروٹین کو اس کی خصوصیات دیتا ہے۔ سطح کی کیمسٹری کے لحاظ سے، پروٹین جذب کرنا ایک اہم رجحان ہے جو کسی مادے کے بیرونی حصے پر ان مالیکیولز کے جمع ہونے کو بیان کرتا ہے۔ پروٹین کا کسی سطح سے جڑا رہنے کا رجحان بڑی حد تک مادی خصوصیات جیسے سطح کی توانائی، ساخت، اور متعلقہ چارج کی تقسیم پر منحصر ہوتا ہے۔ امینو ایسڈ اور سطح کے درمیان رابطے کی جگہوں کی زیادہ تعداد کی وجہ سے بڑے پروٹین کے جذب ہونے اور سطح سے منسلک رہنے کا زیادہ امکان ہوتا ہے (شکل 1)۔ پروٹین جذب کی توانائی بے ساختہ پروٹین جذب کے پیچھے بنیادی خیال یہ ہے کہ جذب اس وقت ہوتا ہے جب گبز کے آزاد توانائی کے قانون کے مطابق حاصل کردہ توانائی سے زیادہ توانائی خارج ہوتی ہے۔ یہ مساوات میں دیکھا جاتا ہے: جہاں: G گبز فری انرجی ہے T درجہ حرارت ہے (ایس آئی یونٹ: کیلون) S اینٹروپی ہے (ایس آئی یونٹ: جوول فی کیلون) H اینتھالپی ہے (ایس آئی یونٹ: جوول) پروٹین کے جذب کو بے ساختہ ہونے کے لیے، G کو ایک منفی نمبر ہونا چاہیے۔ ورومین ایفیکٹ پروٹینز اور دیگر مالیکیولز سطح پر بائنڈنگ سائٹس پر ایک دوسرے کے ساتھ مسلسل مقابلہ میں رہتے ہیں۔ لیو ورومین کے ذریعہ تیار کردہ ورومین اثر، یہ دعوی کرتا ہے کہ چھوٹے اور وافر مقدار والے مالیکیول سب سے پہلے کسی سطح کو کوٹ کریں گے۔ تاہم، وقت کے ساتھ، اس مخصوص سطح کے لیے زیادہ وابستگی والے مالیکیول ان کی جگہ لے لیں گے۔ یہ اکثر ان مواد میں دیکھا جاتا ہے جو خون سے رابطہ کرتے ہیں جہاں فائبرینوجن پہلے سطح سے جڑے گا اور وقت کے ساتھ اس کی جگہ کینیجن لے لے گا۔ جذب کی شرح پروٹین کو جذب کرنے کے لیے، انہیں پہلے ان میں سے ایک یا زیادہ بڑے نقل و حمل کے طریقہ کار کے ذریعے سطح کے ساتھ رابطے میں آنا چاہیے: پھیلاؤ، تھرمل کنویکشن، بلک فلو، یا اس کا مجموعہ۔ پروٹین کی نقل و حمل پر غور کرتے وقت، یہ واضح ہوتا ہے کہ ارتکاز کے میلان، درجہ حرارت، پروٹین کا سائز اور بہاؤ کی رفتار ٹھوس سطح پر پروٹین کی آمد کو کس طرح متاثر کرے گی۔ کم بہاؤ اور کم سے کم درجہ حرارت کے میلان کے حالات میں، جذب کی شرح کو پھیلاؤ کی شرح کے مساوات کے بعد ماڈل کیا جا سکتا ہے۔ پھیلاؤ کی شرح کی مساوات جہاں: D پھیلاؤ گتانک ہے n پروٹین کی سطح کا ارتکاز ہے Co پروٹین کا بلک ارتکاز ہے t وقت ہے ایک زیادہ بلک ارتکاز اور/یا زیادہ پھیلاؤ گتانک (سالماتی سائز کے الٹا متناسب) کے نتیجے میں سطح پر آنے والے مالیکیولز کی بڑی تعداد ہوتی ہے۔ نتیجے میں پروٹین کی سطح کے تعاملات کے نتیجے میں جذب شدہ پروٹین کی اعلی مقامی حراستی ہوتی ہے، جو بلک حل کے مقابلے میں 1000 گنا زیادہ تک پہنچ جاتی ہے۔ تاہم، جسم بہت زیادہ پیچیدہ ہوتا ہے، جس میں بہاؤ اور کنویکٹو پھیلاؤ ہوتا ہے، اور ان پر پروٹین کے جذب کی شرح میں غور کیا جانا چاہیے۔ ایک پتلی چینل میں بہاؤ اور جہاں: C ارتکاز ہے D پھیلاؤ گتانک ہے V بہاؤ کی رفتار ہے x چینل کے نیچے کا فاصلہ ہے γ دیوار کی شیر کی شرح b چینل کی اونچائی ہے یہ مساوات خاص طور پر شریانوں میں بائیو میڈیکل آلات میں پروٹین کے جذب کا تجزیہ کرنے کے لیے لاگو ہوتی ہے، جیسے۔ سٹینٹ۔ پروٹین کے جذب کو متاثر کرنے والی قوتیں اور تعاملات پروٹین کے جذب میں قوتوں اور تعاملات کی چار بنیادی کلاسیں ہیں: 1) آئنک یا الیکٹروسٹیٹک تعاملات، 2) ہائیڈروجن بانڈنگ، 3) ہائیڈروفوبک تعاملات (بڑے پیمانے پر اینٹروپک طور پر چلنے والا)، اور 4) چارج ٹرانسفر یا پارٹیکل الیکٹران ڈونر/قبولیت کی قسم کا تعاملات۔ آئنک یا الیکٹروسٹیٹک تعاملات پروٹین کے چارج کا تعین اس کے امینو ایسڈ سائیڈ چینز کے پی کے اے، اور ٹرمینل امینو ایسڈ اور کاربوکسیلک ایسڈ سے ہوتا ہے۔ جسمانی حالات سے اوپر آئسو الیکٹرک پوائنٹ (پی آئی) والے پروٹین میں مثبت چارج ہوتا ہے اور جسمانی حالات سے نیچے پی آئی والے پروٹین میں منفی چارج ہوتا ہے۔ پروٹین کا خالص چارج، جو اس کے اجزاء کے مجموعی چارج سے طے ہوتا ہے، اس کے نتیجے میں فزیالوجیکل برقی میدان میں الیکٹروفوریٹک منتقلی ہوتی ہے۔ یہ اثرات پانی کے اعلی ڈائی الیکٹرک مستقل کی وجہ سے مختصر رینج کے ہوتے ہیں، تاہم، ایک بار جب پروٹین چارج شدہ سطح کے قریب ہوتا ہے، تو الیکٹروسٹیٹک جوڑا غالب قوت بن جاتا ہے۔ ہائیڈروجن بانڈنگ واٹر میں ہائیڈروجن بانڈ بنانے کا اتنا ہی رجحان ہوتا ہے جتنا کہ پولی پیپٹائڈ میں کسی بھی گروپ کا ہوتا ہے۔ فولڈنگ اور ایسوسی ایشن کے عمل کے دوران، پیپٹائڈ اور امینو ایسڈ گروپ پانی کے ساتھ ہائیڈروجن بانڈ کا تبادلہ کرتے ہیں۔ اس طرح، ہائیڈروجن بانڈنگ کا آبی میڈیم میں پروٹین کے جذب پر مضبوط استحکام کا اثر نہیں ہوتا ہے۔ ہائیڈروفوبک تعاملات بنیادی طور پر آبی میڈیم میں ترتیب/خرابی کے مظاہر کی وجہ سے بنیادی طور پر اینٹروپک تعاملات ہیں۔ انٹرفیسیل علاقوں کو کم سے کم کرنے سے وابستہ مفت توانائی پانی میں پانی کی بوندوں اور ہوا کے بلبلوں کے سطحی رقبے کو کم کرنے کے لیے ذمہ دار ہے۔ یہی اصول یہی وجہ ہے کہ ہائیڈروفوبک امینو ایسڈ سائیڈ چینز پانی سے دور ہوتے ہیں، جس سے پانی کے ساتھ ان کا تعامل کم ہوتا ہے۔ مالیکیول کے باہر ہائیڈروفیلک گروپس کے نتیجے میں پروٹین کی پانی میں گھلنشیلتا پیدا ہوتی ہے۔ اس رجحان کی خصوصیت ان ہائیڈروفوبک تعلقات کو انٹرفیسیل فری انرجی تصورات کے ساتھ علاج کرکے کی جا سکتی ہے۔ اس کے مطابق، کوئی بھی ان تعاملات کی محرک قوت کو کل انٹرفیسیل فری انرجی کو کم کرنے کے طور پر سوچ سکتا ہے، یعنی۔ سطح کے رقبے کو کم سے کم کرنا۔ چارج-ٹرانسفر تعاملات پروٹین کے استحکام اور سطح کے تعاملات میں چارج-ٹرانسفر تعاملات بھی اہم ہیں۔ عام ڈونر-قبولیت کے عمل میں، کوئی بھی اضافی الیکٹران کثافت کے موجود ہونے کے بارے میں سوچ سکتا ہے جسے الیکٹروفیلک پرجاتیوں کو عطیہ کیا جا سکتا ہے۔ آبی ذرائع ابلاغ میں، یہ سالوٹ تعاملات بنیادی طور پر پائی آربیٹل الیکٹران اثرات کی وجہ سے ہوتے ہیں۔ پروٹین کے جذب پر اثر انداز ہونے والے دیگر عوامل درجہ حرارت کا توازن کی حالت اور پروٹین کے جذب کی حرکیات دونوں پر اثر پڑتا ہے۔ اعلی درجہ حرارت پر جذب ہونے والے پروٹین کی مقدار عام طور پر کمرے کے درجہ حرارت سے زیادہ ہوتی ہے۔ درجہ حرارت میں تغیر جذب کو متاثر کرنے والے پروٹین میں تشخیصی تبدیلیوں کا سبب بنتا ہے۔ پروٹین میں ان تشکیلی ترتیب کے نتیجے میں اینٹروپی کا فائدہ ہوتا ہے جو پروٹین کے جذب کے لیے ایک بڑی محرک قوت کے طور پر کام کرتا ہے۔ پروٹین کے جذب پر درجہ حرارت کا اثر کھانے کی تیاری کے عمل میں دیکھا جا سکتا ہے، خاص طور پر مائع کھانے جیسے دودھ جو آلات کی دیوار کی سطحوں پر شدید خرابی کا سبب بنتا ہے جہاں تھرمل ٹریٹمنٹ کی جاتی ہے۔ آئنک طاقت آئنک طاقت ڈیبی لمبائی کا تعین کرتی ہے جو الیکٹرولائٹ میں ایک مقررہ چارج کی برقی صلاحیت کے ڈمپنگ فاصلے سے متعلق ہے۔ لہذا، آئنک طاقت جتنی زیادہ ہوگی چارج شدہ اداروں کے درمیان الیکٹروسٹیٹک تعاملات اتنے ہی کم ہوں گے۔ نتیجے کے طور پر، مخالف چارج شدہ سبسٹریٹس میں چارج شدہ پروٹین کے جذب میں رکاوٹ آتی ہے جبکہ چارج شدہ سبسٹریٹس کو پسند کرنے کے لیے جذب میں اضافہ ہوتا ہے، اس طرح جذب حرکیات کو متاثر کرتا ہے۔ نیز، زیادہ آئنک طاقت پروٹین کے مجموعی ہونے کے رجحان کو بڑھاتا ہے۔ ملٹی پروٹین سسٹم جب کسی سطح کو ملٹی پروٹین کے محلول سے بے نقاب کیا جاتا ہے، تو بعض پروٹین مالیکیولز کا جذب دوسروں کے مقابلے میں زیادہ پسند کیا جاتا ہے۔ سطح پر پہنچنے والے پروٹین کے مالیکیول بائنڈنگ سائٹس کے لیے مقابلہ کرتے ہیں۔ ملٹی پروٹین سسٹم میں مالیکیولز کے درمیان کشش ہو سکتی ہے، جبکہ سنگل پروٹین سولیوشنز میں انٹر مالیکیولر ریپلسیو انٹرایکشنز غالب ہوتے ہیں۔ اس کے علاوہ، ایک وقت پر منحصر پروٹین پھیلتا ہے، جہاں پروٹین کے مالیکیول ابتدائی طور پر سطح پر کم سے کم بائنڈنگ سائٹس سے رابطہ کرتے ہیں۔ سطح پر پروٹین کے رہنے کے وقت میں اضافے کے ساتھ، پروٹین اضافی بائنڈنگ سائٹس کے ساتھ تعامل کے لیے پھیل سکتا ہے۔ اس کے نتیجے میں پروٹین اور سطح کے درمیان رابطے کے مقامات میں وقت پر منحصر اضافہ ہوتا ہے۔ اس سے مزید بے جا ہونے کا امکان کم ہو جاتا ہے۔ پروٹین جذب حل کی کمی کی تکنیک کا مطالعہ کرنے کے لیے تجرباتی نقطہ نظر یہ تکنیک جذب ہونے سے پہلے اور بعد میں بلک حل میں پروٹین کے ارتکاز میں تبدیلی کی پیمائش کرتی ہے۔ پروٹین کے ارتکاز میں ہونے والی کسی بھی تبدیلی کو جذب شدہ پرت، κp سے منسوب کیا جاتا ہے۔ جہاں: V = پروٹین کے محلول کا کل حجم۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔۔ ایلیپسومیٹری ایلیپسومیٹری کو پروٹین کے جذب کی حرکیات کے ساتھ ساتھ جذب شدہ پروٹین پرت کی ساخت کی پیمائش کے لیے بڑے پیمانے پر استعمال کیا گیا ہے۔ یہ ایک نظری تکنیک ہے جو کسی سطح سے عکاسی کے بعد روشنی کے پولرائزیشن کی تبدیلی کی پیمائش کرتی ہے۔ اس تکنیک کے لیے پلانر، عکاسی کرنے والی سطحوں، ترجیحی طور پر کوارٹز، سلکان یا سلیکا، اور پروٹین کے جذب ہونے پر ریفریکٹیو انڈیکس میں مضبوط تبدیلی کی ضرورت ہوتی ہے۔ ایٹمک فورس مائکروسکوپی (اے ایف ایم) ایک طاقتور مائکروسکوپی تکنیک ہے جو نینو اسکیل پر نمونوں کا مطالعہ کرنے کے لیے استعمال ہوتی ہے اور اکثر سطح پر پروٹین کی تقسیم کی تصویر لینے کے لیے استعمال ہوتی ہے۔ یہ ایک کینٹیلیور پر مشتمل ہوتا ہے جس کی ٹپ سطح پر اسکین کرنے کے لیے ہوتی ہے۔ یہ پروٹین-پروٹین اور پروٹین-سطح کے تعامل کی پیمائش کے لیے ایک قیمتی ذریعہ ہے۔ تاہم، اے ایف ایم کے بہت سے مطالعات کا محدود عنصر یہ ہے کہ امیجنگ اکثر سطح کو خشک کرنے کے بعد کی جاتی ہے جس سے پروٹین فولڈنگ اور پروٹین پرت کی ساخت متاثر ہو سکتی ہے۔ مزید برآں، کینٹیلیور ٹپ پروٹین کو ہٹا سکتا ہے یا پروٹین کی پرت کو تنگ کر سکتا ہے۔ سطح پلازمون گونج (ایس پی آر) کو اعلی حساسیت کے ساتھ پروٹین کے جذب کی پیمائش کے لیے بڑے پیمانے پر استعمال کیا گیا ہے۔ یہ تکنیک سطح کے پلازمون کے جوش و خروش پر مبنی ہے، طول البلد برقی مقناطیسی لہریں دھاتوں اور ڈائی الیکٹرکس کے درمیان انٹرفیس پر پیدا ہوتی ہیں۔ 200 این ایم کے اندر مالیکیولز اور پتلی تہوں کی چلنے والی سطح پر جمع ہونے سے نظام کی ڈائی الیکٹرک خصوصیات میں ترمیم ہوتی ہے اور اس طرح ایس پی آر کا ردعمل دھات کی سطح پر مالیکیولز کی موجودگی کا اشارہ کرتا ہے۔ کوارٹج کرسٹل مائکرو بیلنس (کیو سی ایم) ایک صوتی سینسر ہے جو ڈسک کی شکل کے کوارٹج کرسٹل کے ارد گرد بنایا گیا ہے۔ یہ کنورس پیزو الیکٹرک اثر کا استعمال کرتا ہے۔ کیو سی ایم، اور کیو سی ایم-ڈی جیسے توسیعی ورژن، پروٹین جذب کرنے کے مطالعے کے لیے بڑے پیمانے پر استعمال کیے گئے ہیں، خاص طور پر، لیبل سے پاک پروٹین جذب کرنے کی حقیقی وقت کی نگرانی۔ ایڈسورپشن اسٹڈیز کے علاوہ، کیو سی ایم-ڈی لچکدار ماڈیولی، وسکوسٹی، اور تشخیصی تبدیلیوں کے بارے میں بھی معلومات فراہم کرتا ہے۔ آپٹیکل ویو گائیڈ لائٹ موڈ سپیکٹروسکوپی آپٹیکل ویو گائیڈ لائٹ موڈ سپیکٹروسکوپی (او ڈبلیو ایل ایس) ایک ایسا آلہ ہے جو پتلی فلم آپٹیکل ویو گائیڈ پر انحصار کرتا ہے، جس میں ہدایت یافتہ برقی مقناطیسی لہروں کی ایک مجرد تعداد شامل ہوتی ہے۔ رہنمائی گریٹنگ کپلر کے ذریعے حاصل کی جاتی ہے۔ یہ ویو گائیڈ کے اوپر پتلی فلم کی پرت کے موثر ریفریکٹیو انڈیکس کی پیمائش پر مبنی ہے۔ یہ تکنیک صرف انتہائی شفاف سطحوں پر کام کرتی ہے۔ سطحوں پر جذب شدہ پروٹین کی مقدار کی پیمائش کے لیے بڑے پیمانے پر استعمال ہونے والے دیگر طریقوں میں ریڈیو لیبلنگ، لوری اسیسے، اسکیننگ اینگل ریفلیکٹومیٹری، کل اندرونی عکاسی فلوروسینس، بائیسنکونینک ایسڈ اسیسے وغیرہ شامل ہیں۔ دھاتوں میں پروٹین کی جذب کیمیائی ساخت دھاتی بندھن سے مراد مثبت دھاتی آئنوں اور آس پاس کے ویلینس الیکٹران بادلوں کے درمیان مخصوص بندھن ہے۔ یہ بین سالماتی قوت نسبتا مضبوط ہے، اور ایٹموں کی بار بار کرسٹل لائنشن کو جنم دیتی ہے، جسے اس کا جالی نظام بھی کہا جاتا ہے۔ عام جالی کی تشکیل کی کئی قسمیں ہیں، اور ہر ایک کی اپنی منفرد پیکنگ کثافت اور جوہری قربت ہے۔ دھات کے آئنوں کے منفی طور پر چارج شدہ الیکٹران بادل چارج ریپلشن کی وجہ سے منفی طور پر چارج شدہ پروٹین کے علاقوں کے چپکنے میں رکاوٹ ڈالیں گے، اس طرح پروٹین کے دستیاب بائنڈنگ سائٹس کو دھات کی سطح تک محدود کر دیں گے۔ جالی کی تشکیل بے نقاب ممکنہ دھاتی آئن پر منحصر چپکنے والی سائٹس (MIDAS) کے ساتھ تعلق کا باعث بن سکتی ہے جو کولیجن اور دیگر پروٹین کے لیے پابند سائٹس ہیں۔ دھات کی سطح بلک سے مختلف خصوصیات رکھتی ہے کیونکہ عام کرسٹل لائن دہرانے والی ذیلی اکائیاں سطح پر ختم ہو جاتی ہیں۔ یہ سطح کے ایٹموں کو ایک طرف پڑوسی ایٹم کے بغیر چھوڑ دیتا ہے، جو فطری طور پر الیکٹران کی تقسیم کو بدل دیتا ہے۔ یہ رجحان اس بات کی بھی وضاحت کرتا ہے کہ سطح کے ایٹموں میں بلک سے زیادہ توانائی کیوں ہوتی ہے، جسے اکثر سطح کی توانائی کہا جاتا ہے۔ اعلی توانائی کی یہ حالت ناموافق ہے، اور سطح کے ایٹم دستیاب رد عمل والے مالیکیولز کو باندھ کر اسے کم کرنے کی کوشش کریں گے۔ یہ اکثر پروٹین کے جذب کے ذریعے پورا کیا جاتا ہے، جہاں سطح کے ایٹم زیادہ فائدہ مند توانائی کی حالت میں کم ہو جاتے ہیں۔ جسم کے اندرونی ماحول کو اکثر تحلیل شدہ آکسیجن، الیکٹرولائٹس، پروٹین اور خلیوں کی کافی مقدار کے ساتھ پی ایچ 7.3 پر 37 ڈگری سیلسیس پر آبی ماحول کے طور پر بنایا جاتا ہے۔ طویل عرصے تک آکسیجن کے سامنے رہنے پر، بہت سی دھاتیں آکسائڈائز ہو سکتی ہیں اور الیکٹرانوں کو کھو کر اپنی سطح کے آکسیکرن کی حالت میں اضافہ کر سکتی ہیں۔ یہ نئی کیٹیشنک حالت سطح کو خالص مثبت چارج کے ساتھ چھوڑ دیتی ہے، اور منفی طور پر چارج شدہ پروٹین سائیڈ گروپوں کے لیے زیادہ وابستگی رکھتی ہے۔ دھاتوں اور دھاتی مرکب دھاتوں کے وسیع تنوع کے اندر، بہت سے جسم میں لگائے جانے پر کٹاؤ کا شکار ہوتے ہیں۔ ایسے عناصر جو زیادہ برقی منفی ہوتے ہیں جب انسانی جسم جیسے الیکٹرولائٹ سے بھرپور آبی ماحول کے سامنے آتے ہیں تو وہ تیزی سے خراب ہو جاتے ہیں۔ آکسیکرن اور کٹاؤ دونوں آزاد توانائی کو کم کریں گے، اس طرح پروٹین کے جذب کو متاثر کریں گے جیسا کہ Eq میں دیکھا گیا ہے۔ 1. ٹپوگرافی کے اثرات سطح کی کھردری اور ساخت کا تمام مواد پر پروٹین کے جذب پر ناقابل تردید اثر پڑتا ہے، لیکن دھات کی مشینی کے عمل کی ہر جگہ موجودگی کے ساتھ، یہ پتہ لگانا مفید ہے کہ یہ پروٹین کے رویے کو کس طرح متاثر کرتے ہیں۔ ابتدائی جذب اہم ہے، ساتھ ہی برقرار چپکنے اور سالمیت بھی۔ تحقیق سے پتہ چلا ہے کہ سطح کی کھردری اسکیفولڈ پروٹین اور آسٹیوبلاسٹ کے چپکنے کی حوصلہ افزائی کر سکتی ہے، اور اس کے نتیجے میں سطح کی معدنیات میں اضافہ ہوتا ہے۔ زیادہ ٹپوگرافیکل خصوصیات اور کھردری والی سطحوں میں پروٹین کے ساتھ تعامل کے لیے زیادہ بے نقاب سطح کا رقبہ ہوگا۔ بائیو میڈیکل انجینئرنگ ایپلی کیشنز کے لحاظ سے، مائکرو مشیننگ تکنیک اکثر بحالی کے وقت کو کم کرنے کی امید میں امپلانٹس میں پروٹین کے چپکنے کو بڑھانے کے لیے استعمال کی جاتی ہیں۔ لیزر پیٹرننگ کی تکنیک نالی اور سطح کی کھردری کو متعارف کراتی ہے جو چپکنے، نقل مکانی اور صف بندی کو متاثر کرے گی۔ گرٹ بلاسٹنگ، ریت کے دھماکے سے مشابہت رکھنے والا ایک طریقہ، اور کیمیائی نقاشی سطح کو سخت کرنے کی کامیاب تکنیکیں ثابت ہوئی ہیں جو ٹائٹینیم امپلانٹس کے طویل مدتی استحکام کو فروغ دیتی ہیں۔ استحکام میں اضافہ ایکسٹرا سیلولر میٹرکس اور کولیجن اٹیچمنٹ میں مشاہدہ شدہ اضافے کا براہ راست نتیجہ ہے، جس کے نتیجے میں غیر روگینڈ سطحوں کے مقابلے میں آسٹیوبلاسٹ اٹیچمنٹ اور منرلائزیشن میں اضافہ ہوتا ہے۔ تاہم، جذب کرنا ہمیشہ مطلوب نہیں ہوتا ہے۔ جذب سے مشینری منفی طور پر متاثر ہو سکتی ہے، خاص طور پر کھانے کی صنعت میں پروٹین کے جذب کے ساتھ۔ بائیو میڈیکل میدان میں پروٹین کے جذب پر غور کرتے وقت پولیمر میں پروٹین کا جذب بہت اہمیت کا حامل ہوتا ہے۔ پولیمر ایک یا زیادہ قسم کے "مرز" پر مشتمل ہوتے ہیں جو بار بار ایک دوسرے سے جڑے ہوتے ہیں، عام طور پر دشاتمک کوولینٹ بانڈز کے ذریعے۔ جیسے جیسے سلسلہ مرز کے اضافے سے بڑھتا ہے، مواد کی کیمیائی اور جسمانی خصوصیات مونومر کی سالماتی ساخت سے طے ہوتی ہیں۔ پولیمر اور اس کی تیاری کے عمل میں مرز کی قسم یا اقسام کو احتیاط سے منتخب کرکے، پولیمر کی کیمیائی اور جسمانی خصوصیات کو کسی خاص ایپلی کیشن کے لیے مخصوص پروٹین اور خلیوں کو جذب کرنے کے لیے انتہائی موزوں بنایا جا سکتا ہے۔ تشکیل کے اثرات پروٹین کے جذب کے نتیجے میں اکثر اہم تشکیلی تبدیلیاں آتی ہیں، جس سے مراد پروٹین کے ثانوی، ترتیری اور چوتھائی ڈھانچے میں تبدیلیاں ہوتی ہیں۔ جذب کی شرحوں اور مقداروں کے علاوہ، واقفیت اور تشکیل اہم اہمیت کے حامل ہیں۔ یہ تشکیلی تبدیلیاں لگینڈس، سبسٹریٹس اور اینٹی جینز کے ساتھ پروٹین کے تعامل کو متاثر کر سکتی ہیں جو دلچسپی کے بائنڈنگ سائٹ کی واقفیت پر منحصر ہیں۔ یہ تشکیلی تبدیلیاں، پروٹین کے جذب ہونے کے نتیجے میں، پروٹین کو خراب کر سکتی ہیں اور اس کی مقامی خصوصیات کو بھی تبدیل کر سکتی ہیں۔ پولیمر سکافولڈ میں جذب ٹشو انجینئرنگ ایک نسبتا نیا شعبہ ہے جو سکافولڈنگ کو ایک پلیٹ فارم کے طور پر استعمال کرتا ہے جس پر مطلوبہ خلیات پھیلتے ہیں۔ یہ واضح نہیں ہے کہ ٹشو کی مخصوص قسم کے لیے مثالی سہارے کی وضاحت کیا ہے۔ غور و فکر پیچیدہ ہیں اور پروٹین کا جذب صرف پیچیدگی میں اضافہ کرتا ہے۔ اگرچہ فن تعمیر، ساختی میکانکس، اور سطح کی خصوصیات کلیدی کردار ادا کرتی ہیں، لیکن انحطاط اور پروٹین کے جذب کی شرح کو سمجھنا بھی کلیدی ہے۔ میکانکس اور جیومیٹری کی ضروریات کے علاوہ، ایک موزوں سکافولڈ تعمیر میں سطح کی خصوصیات ہوں گی جو مخصوص دلچسپی کے خلیوں کی اقسام کے منسلک اور منتقلی کے لیے بہتر ہوتی ہیں۔ عام طور پر، یہ پایا گیا ہے کہ اسکیفولڈ جو انجینئر کیے جانے والے ٹشو کے قدرتی ماحول سے ملتے جلتے ہیں وہ سب سے زیادہ کامیاب ہیں۔ نتیجے کے طور پر، قدرتی پولیمر کی تحقیقات میں بہت زیادہ تحقیق کی گئی ہے جنہیں پروسیسنگ کے طریقہ کار کے ذریعے، مخصوص ڈیزائن کے معیار کے مطابق بنایا جا سکتا ہے۔ چائٹوسن فی الحال سب سے زیادہ استعمال ہونے والے پولیمر میں سے ایک ہے کیونکہ یہ قدرتی طور پر پائے جانے والے گلائکوسامینوگلیکن (جی اے جی) سے بہت ملتا جلتا ہے اور یہ انسانی انزائموں کے ذریعے انحطاط پذیر ہے۔ چیٹوسن چیٹوسن ایک لکیری پولیسیکرائڈ ہے جس میں منسلک چیٹن سے ماخوذ باقیات ہوتے ہیں اور جسم میں متعدد پروٹین کے ساتھ اس کی اعلی مطابقت کی وجہ سے اس کا وسیع پیمانے پر بائیو میٹریل کے طور پر مطالعہ کیا جاتا ہے۔ چیٹوسن کیٹیشنک ہے اور اس طرح برقی طور پر متعدد پروٹیوگلیکنز، آئنک جی اے جیز، اور منفی چارج والے دیگر مالیکیولز کے ساتھ رد عمل ظاہر کرتا ہے۔ چونکہ بہت سے سائٹوکائنز اور نشوونما کے عوامل جی اے جی سے جڑے ہوئے ہیں، چٹوسن-جی اے جی کمپلیکس والے اسکیفولڈ ان پروٹینوں کو برقرار رکھنے کے قابل ہوتے ہیں جو چپکے ہوئے خلیوں کے ذریعہ خفیہ ہوتے ہیں۔ چٹوسن کا ایک اور معیار جو اسے اچھی حیاتیاتی صلاحیت دیتا ہے وہ حل میں اس کی زیادہ چارج کثافت ہے۔ یہ چیٹوسن کو پانی میں گھلنشیل بہت سے آئنک پولیمر کے ساتھ آئنک کمپلیکس بنانے کی اجازت دیتا ہے، جس سے پروٹین کی حد بڑھ جاتی ہے جو اس سے جڑے رہنے کے قابل ہوتے ہیں اور اس طرح اس کے ممکنہ استعمال میں توسیع ہوتی ہے۔ ٹیبل 1: ساخت، ٹارگٹ ٹشوز، اور پروٹین ایڈسورپشن پیشن گوئی پروٹین ایڈسورپشن بہت سے صنعتی اور بائیو میڈیکل ایپلی کیشنز کے لیے اہم ہے۔ پروٹین کے جذب ہونے کی درست پیش گوئی ان شعبوں میں پیش رفت کے قابل بنائے گی۔ بائیو مالیکیولر ایڈسورپشن ڈیٹا بیس (بی اے ڈی) ادب سے جمع کردہ تجرباتی پروٹین ایڈسورپشن ڈیٹا کے ساتھ آزادانہ طور پر دستیاب آن لائن ڈیٹا بیس ہے۔ ڈیٹا بیس کو مائیکرو فلوڈک ڈیوائس بنانے کے لیے مواد کے انتخاب اور لیب آن اے چپ ڈیوائسز کے زیادہ سے زیادہ آپریٹنگ حالات کے انتخاب کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ بی اے ڈی پر دستیاب نیورل نیٹ ورک پر مبنی پیشن گوئی کا استعمال کرتے ہوئے سطح پر جذب ہونے والے پروٹین کی مقدار کی پیش گوئی کی جا سکتی ہے۔ اس پیش گوئی کو بی اے ڈی میں دستیاب مجموعی ڈیٹا کے لیے 5 فیصد سے کم غلطی کی توثیق کی گئی ہے۔ دیگر پیرامیٹرز، جیسے پروٹین کی تہوں کی موٹائی اور پروٹین سے ڈھکی سطحوں کے سطح کے تناؤ کا بھی اندازہ لگایا جا سکتا ہے۔ حوالہ جات بائیو کیمسٹری