物理科技生物学-PHYICA

在紫外线辐射下折叠和展开的聚合物

化学 2022-09-01 00:02:13

作者:Wiley 信用:Angewandte Chemie 聚合物是所有塑料的基础,与蛋白质等生物聚合物相比,它通常没有有序结构

一组研究人员现在已经开发出一种聚合物,使用紫外线照射可以将其区分为折叠(有序)和展开(无序)域

该团队的工作为开发功能性软材料提供了新的可能性,他们在《Angewandte Chemie》杂志上写道

蛋白质由长分子链组成,它们可以自我折叠或扭曲,或者形成无序的簇

蛋白质中不同有序域的排列赋予了它最终的形式,因此也赋予了它功能

然而,自然界中简单而普遍发生的事情并不总是那么容易在实验室中重现

很难给出除无序簇以外的任何形式的链状大分子,如聚合物

对于一类被称为超分子聚合物的特殊聚合物,由日本千叶大学的志贵·该亚和乔瓦尼·姆领导的国际研究小组

意大利都灵理工大学的帕万现在发现了一种不同的折叠系统

在超分子聚合物中,链中的单体不是通过直接化学键连接的

相反,它们通过静电力等非键相互作用结合在一起,这给了研究人员一个有趣的工具来操纵聚合物形成后的结构

研究小组用单体构建了超分子聚合物,这些单体形成六元玫瑰花结,一个叠一个,形成一条无限长的链——超分子聚合物链

沿着堆叠的玫瑰花结产生的固有曲率导致纳米纤维扭曲并折叠成螺旋结构

可以通过触发“灯开关”来移除折叠

紫外线照射导致单体弯曲,在分子中形成扭结,减少了玫瑰花结的旋转,并展开了螺旋结构

为了防止整个聚合物均匀展开,研究人员还使用了第二个开关,它利用温度工作

稍微更刚性的单体使得保持聚合物链的曲率成为可能

然后加热产生一种状态,在这种状态下,聚合物通过以不均匀的协同方式展开来对紫外线辐射进行反应

一个接一个的块展开,研究人员报告说,经过长时间的照射和保持聚合物温暖,螺旋块变得更短,直到整个结构变成无序的簇

分子模拟证实了这种解折叠机制

作者认为,从计算机模拟中获得的结果说明了发生在组件中或多或少有序区域的异构化是如何成为超分子聚合物分离成折叠和未折叠区域的起源的

该研究证实了超分子聚合物分离成折叠和未折叠区域

这种块可以被赋予进一步的功能或者与它们的环境进行不同的交互

作者说,这可能为功能性软材料的纳米制造开辟新的可能性

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