يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية

مقالة منهجية

توليف دوري البوليمرات وتوصيف تلك الحركة ناشر في الدولة تذوب في واحدة جزيء مستوى

7.9K مشاهدة

⸱

DOI:

10.3791/54503

⸱

سبتمبر 26, 2016

 ,  , 
1Biological and Environmental Sciences and Engineering Division, King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), 2Division of Applied Chemistry, Faculty of Engineering, Hokkaido University, 3Department of Organic and Polymeric Materials, Tokyo Institute of Technology

في هذه المقالة

ملخص

ويرد بروتوكول لتركيب وتوصيف الحركة ناشر البوليمرات دوري على مستوى جزيء واحد.

الملخص

نعرض طريقة لتخليق البوليمرات الحلقية وبروتوكول لتوصيف حركتها المنتشرة في حالة الذوبان على مستوى الجزيء الفردي. يتم استخدام عملية التجميع الذاتي الكهروستاتيكي والتثبيت التساهمي (ESA-CF) لتخليق البولي الدوري (رباعي هيدروفوران) (بولي (THF)). يتم تصور الحركة المنتشرة لسلاسل البوليمر الحلقية الفردية في حالة الذوبان باستخدام التصوير الفلوري أحادي الجزيء من خلال دمج وحدة فلوروفور في السلاسل الدورية. تتميز الحركة المنتشرة للسلاسل كميا عن طريق مزيج من تحليل الإزاحة المتوسطة التربيعية (MSD) وتحليل دالة التوزيع التراكمي (CDF). يظهر البوليمر الدوري انتشارا متعدد الأوضاع يختلف عن نظيره الخطي. توضح النتائج أن عدم التجانس المنتشر للبوليمرات الذي غالبا ما يكون مخفيا خلف متوسط المجموعة يمكن الكشف عنه من خلال التوليف الفعال للبوليمرات الدورية باستخدام عملية ESA-CF والتحليل الكمي للحركة المنتشرة على مستوى الجزيء الفردي باستخدام تحليلات MSD و CDF.

المقدمة

البوليمرات الدورية فريدة من نوعها من حيث أنها لا تحتوي على نهايات سلسلة. غالبا ما تظهر سلوكيات غير عادية تختلف عن نظيرتها الخطية ، بما في ذلك زيادة الاستقرار الحراري لمذيلات البوليمر عن طريق التحويل الخطي إلى الدوري ،1،2 والتنظيم المكاني للحمض النووي في الخلايا البكتيرية عن طريق تكوين حلقة. 3 يعتقد أن التفاعلات الطوبولوجية بين السلاسل الدورية هي العامل الحاسم لمثل هذه السلوكيات غير العادية. 4،5 لذلك ، كان توصيف حركة واسترخاء البوليمرات الدورية في ظل الظروف المتشابكة موضوعا بحثيا مهما في علم البوليمرات لعقود. 6

< p class = 'jove_content'> تم التحقيق في ديناميكيات البوليمر الدوري باستخدام كل من الجزيئات الاصطناعية والطبيعية عن طريق الطرق التجريبية المتوسطة مثل الرنين المغناطيسي النووي (NMR) ، وتشتت الضوء ، وقياسات اللزوجة. 7-9 ومع ذلك ، غالبا ما تعاني هذه الدراسات من جزيئات الشوائب في العينات. 10 علاوة على ذلك ، غالبا ما يتم إخفاء عدم التجانس الزماني المكاني لحركة الجزيئات الفردية الناجمة عن عدم التجانس الهيكلي المتأصل للبوليمرات المتشابكة خلف متوسط المجموعة في هذه الدراسات. من أجل توصيف ديناميكيات المستوى الجزيئي للبوليمرات الحلقية ، يجب تطوير طريقة توليف توفر بوليمرات دورية عالية النقاء وطرق تجريبية وتحليلية تسمح بالتوصيف الكمي للحركة الجزيئية على مستوى الجزيء الفردي. هنا ، سوف نعرض طريقة لتصنيع poly (THF) الدوري وثنائي الحلقات عالي النقاء الذي يتضمن وحدة فلوروفور باستخدام عملية التجميع الذاتي الكهروستاتيكي والتثبيت التساهمي (ESA-CF)11-13 وطريقة لتحليل حركة سلاسل البوليمر الفردية المدمجة في الفلوروفور باستخدام مزيج من تحليلات الإزاحة المتوسطة التربيعية (MSD) ودالة التوزيع التراكمي (CDF).

ثبت أن المعالجة المناسبة للبيانات ضرورية للتوصيف الدقيق للحركة المنتشرة. من خلال تحليلات MSD و CDF الكافية ، تم الكشف عن انتشار متعدد الأوضاع للبوليمرات الحلقية وثنائية الحلقات في المحلول الذائب وشبه المخفف لسلاسل البوليمر الخطية ،14-16 مما يشير إلى التأثيرات المهمة للحالات الطوبولوجية للبوليمرات على الحركة المنتشرة للسلاسل في ظل الظروف المتشابكة. 17 بينما تم وصف الأساليب التجريبية والتحليلية لتوصيف حركة البوليمرات الحلقية في هذا البروتوكول ، يمكن استخدام نفس الطريقة لتوصيف الحركة المنتشرة كميا في العديد من الأنظمة الأخرى غير المتجانسة. سيكون هذا النهج مناسبا بشكل خاص عند تحليل مكونات الانتشار المتعددة الموجودة في العينات.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

1. توليف أحادي الوظيفة وBifunctional بولي (THF)

  1. بولي أحادي الوظيفة (THF)
    1. لهب تجف ذهابا وأسفل الرقبة 2 100 مل قارورة. فراغ وملء قارورة مع النيتروجين (3 دورات).
    2. إضافة رباعي هيدرو الفوران المقطر (THF) (50 مل) إلى القارورة. وضع القارورة في حمام مائي عند 20 درجة مئوية، وتتوازن درجة الحرارة.
    3. إضافة triflate الميثيل (0.5 مليمول) إلى قارورة من حقنة. يحرك الخليط لمدة 5-10 دقيقة عند 20 درجة مئوية.
    4. إضافة N -phenyl بيروليدين (4-6 يعادل.) إلى قارورة من حقنة. يحرك الخليط لمدة 30-60 دقيقة.
    5. تماما إزالة المذيب تحت ضغط منخفض (حوالي 100 عربة). حل هذه البقايا في 3-5 مل من الأسيتون. إضافة محلول الاسيتون إلى 300-500 مل ن -hexane. مرشح راسب وجففه تحت ضغط منخفض.
  2. بولي Bifunctional (THF)
    1. لهب تجف ذهابا وأسفل الرقبة 2 100 مل قارورة. فاcuum وملء قارورة مع النيتروجين (3 دورات).
    2. إضافة THF المقطر (50 مل) إلى القارورة. وضع القارورة في حمام مائي عند 20 درجة مئوية، وتتوازن درجة الحرارة.
    3. إضافة الخل triflic (0.3 مليمول) إلى قارورة من حقنة. يحرك الخليط لمدة 5-10 دقيقة عند 20 درجة مئوية.
    4. إضافة N -phenyl بيروليدين (4-6 يعادل.) إلى قارورة من حقنة. يحرك الخليط لمدة 30-60 دقيقة.
    5. تماما إزالة المذيب تحت ضغط منخفض (حوالي 100 عربة). حل هذه البقايا في 3-5 مل من الأسيتون. إضافة محلول الاسيتون إلى 300-500 مل ن -hexane. مرشح راسب وجففه تحت ضغط منخفض.

2. تجميع Perylene Diimide أدرجت نجوم 4-المسلحة و 8 على شكل ثنائي الحلقة بولي (THF)

  1. مسلح نجم بولي (THF)
    1. تبادل أيون
      1. حل perylene diimide tetracarboxylate ملح الصوديوم في الماء (10 ملغ / مل، 150 مل). تذوببولي أحادي الوظيفة (THF) في الأسيتون (160 ملغ / مل، 4 مل). إضافة قطرة قطرة محلول الأسيتون في محلول مائي أثار بقوة. جمع يعجل شكلت عن طريق الترشيح.
      2. كرر الإجراء أعلاه مع راسب تعافى (2.1.1.1) أربع مرات.
    2. التساهمية التثبيت
      1. حل يعجل الحصول عليها في التولوين (5 ملغ / مل). ارتداد الحل لمدة 4 ساعة.
      2. تماما إزالة المذيب تحت ضغط منخفض (حوالي 100 عربة). تصفية بقايا من خلال المكونات من هلام السيليكا مع ن -hexane / الأسيتون (2/1 المجلد / المجلد). إضافة الحل في المياه المبردة الجليد (300-500 مل) لترسيب المنتج. جمع راسب عن طريق الترشيح.
  2. ثنائي الحلقة 8 على شكل بولي (THF)
    1. تبادل أيون
      1. حل perylene diimide tetracarboxylate ملح الصوديوم في الماء (6 ملغ / مل، 50 مل). حل بولي bifunctional (THF) (0.5 غرام) في 30-50 مل من الأسيتون. إضافة قطرة قطرة محلول الأسيتون في محلول مائي أثار بقوة في 0 درجة مئوية. جمع يعجل شكلت عن طريق الترشيح.
      2. كرر الإجراء أعلاه مع راسب تعافى (2.2.1.1).
    2. التساهمية التثبيت
      1. حل يعجل الحصول عليها في التولوين (0.05 جم / لتر). ارتداد الحل لمدة 4 ساعة.
      2. تماما إزالة المذيب تحت ضغط منخفض (حوالي 100 عربة). إضافة التولوين حل جزئي لبقايا. إعادة يعجل إلى 300-500 مل ن -hexane.
      3. تصفية الرواسب تتشكل من خلال المكونات من هلام السيليكا مع ن -hexane / الأسيتون (2/1 المجلد / المجلد). إعادة يعجل إلى 300-500 مل من الماء.
      4. تنقية راسب التي شكلتها العمود اللوني 18 باستخدام هلام البوليسترين. وعلاوة على ذلك تنقية الناتج الخام بواسطة إعدادي الههلامي (المؤتمر الشعبي العام) 19 مع شاطف من CHCl 3 إلى عينيتركات اوفه من خلال مراقبة معامل الانكسار (RI) وأجهزة الكشف عن الأشعة فوق البنفسجية.

3. جزيء واحدة الإسفار التصوير تجربة

  1. إعداد عينة
    1. تنظيف المجهر زلات غطاء
      1. مكان رقم 1.5 24 × 24 مم غطاء مجهر ينزلق في جرة تلطيخ.
      2. إضافة حل هيدريد 1 M البوتاسيوم (100 مل) في جرة ويصوتن لمدة 15 دقيقة. تخلصي من محلول هيدروكسيد البوتاسيوم عن طريق الترقيد وشطف زلات غطاء بالماء نقي للغاية لعدة مرات. إضافة الإيثانول الطيفية الصف (100 مل) في جرة ويصوتن لمدة 15 دقيقة.
      3. تخلصي من الإيثانول عن طريق الترقيد وشطف زلات غطاء بالماء نقي للغاية لعدة مرات. بعد صب قبالة المياه فائقة نقية عن طريق الترقيد، كرر الخطوة 3.1.1.2.
      4. إضافة الماء نقي للغاية إلى جرة ويصوتن لمدة 15 دقيقة. شطف زلات غطاء بالماء نقي للغاية لعدة مرات. اخراج زلات غطاء من جرة من ملاقط من البلاستيك وتجفيفها إما عن طريق الهواء الجاف أو النيتروجين الجاف.
    2. إعداد عينات البوليمر تذوب 14،15
      1. إضافة 100 ميكرولتر من بولي طردي غير المسمى (THF) في زجاجة وتسخينها إلى درجة حرارة أعلى من درجة انصهار (حوالي 25 درجة مئوية) باستخدام مجفف الشعر.
      2. حل البوليمر أدرجت fluorophore (خطي، نجمة 4 المسلحة، دوري، أو على شكل 8 ذو دورتين توليفها في 2.1 و 2.2) في الكلوروفورم (1 مل، 10 -6 م). إضافة 1 ميكرولتر من الحل إلى 100 ميكرولتر من ذوبان بولي طردي غير المسمى (THF).
      3. بعد خلط دقيق العينة مع طرف ماصة، تتبخر الكلوروفورم عن طريق تسخين العينة باستخدام مجفف.
        ملاحظة: هذا يوفر ذوبان بولي الخطي غير المسمى (THF) تحتوي على 10 -8 M من البوليمرات fluorophore يدمج.
      4. يستغرق 10 ميكرولتر من العينة باستخدام ماصة الصغيرة ودشرطة عمان السلطانية على زلة غطاء تنظيفها. وضع آخر زلة غطاء تنظيفها على عينة وساندويتش العينة بين اثنين من زلات الغطاء.
      5. اضغط على عينة بلطف باستخدام الملقط البلاستيك.
  2. واسعة المجال الإعداد والتصوير مضان 15
    1. مقدمة من ليزر الإثارة (488 نانومتر) في منفذ الخلفي للمجهر مقلوب
      1. إدراج مرشح الإثارة ممر الموجة والمستقطب في مسار الشعاع.
      2. توسيع شعاع لحوالي 1 سم في القطر من قبل المتوسع شعاع.
      3. اضافة الى وجود لوحة موجة الربع في مسار الشعاع. تعيين المحور البصري للوحة موجة في 45 درجة فيما يتعلق بذلك من المستقطب. بدلا من ذلك، اضافة الى وجود المعوض Berek وتعيين التأخير الضوئية لλ / 4.
      4. إدراج الحجاب الحاجز في طريق الإثارة شعاع لضبط حجم شعاع.
      5. وقبل أن أعرض على شعاع الليزر إلى ميناء الخلفي للmicrosco البصرية المقلوبالمؤسسة العامة، اضافة الى وجود عدسة التركيز (عدسة محدبة خطة، البعد البؤري ≈ 300 ملم) في موقف حيث موازى شعاع الليزر من العدسة الشيئية.
    2. بعد تعكس شعاع الليزر باستخدام مرآة مزدوج اللون التي شنت على مكعب مرشح، وإدخال شعاع الليزر على عينة من خلال ارتفاع الفتحة العددية (NA) عدسة الهدف (على سبيل المثال، NA 1.3، 100X التكبير، الغمر النفط).
    3. إرفاق سخان موضوعي للعدسة موضوعية وضبط درجة الحرارة إلى 30 درجة مئوية.
    4. تركيب العينة على مرحلة من مراحل المجهر المقلوب
      1. قطرة قطرة واحدة من النفط الغمر على العدسة الشيئية وجبل العينة على الدولة المجهر.
      2. تأكد من أن سمك عينة من حوالي 10 ميكرون يتم الحصول عليها عن طريق التحقق من موقف محوري من السطح السفلي والعلوي من العينة.
      3. ضبط بؤرة المجهر لبضعة ميكرومتر فوق السطح السفلي من العينة.
    5. الحصول على الاستقطاب دائري ضوء الإثارة تحت العدسة الشيئية
      1. إدراج المستقطب إلى شعاع الليزر موازى للخروج من العدسة الشيئية.
      2. تسجيل شدة الليزر التي تنتقل من خلال المستقطب عن طريق إدراج متر السلطة بعد المستقطب. تسجيل قوة الليزر التي تنتقل في زوايا الاستقطاب مختلفة عن طريق تدوير المستقطب.
      3. إذا كانت قوة الليزر التي تنتقل عن طريق ليست ثابتة في جميع الزوايا الاستقطاب، وتناوب قليلا لوحة موجة الربع أو Berek المعوض إدراجها في مسار الإثارة شعاع.
      4. يتم الحصول كرر الخطوة 3.2.5.2 و3.2.5.3 حتى قوة الليزر التي تنتقل عن طريق ثابتة في جميع الزوايا الاستقطاب. تأكد من أن الضوء المستقطب دائريا يتم الحصول على العينة.
    6. إعداد EM (بضرب الإلكترون) -charge إلى جانب جهاز (CCD) الكاميرا
      1. إرفاق كاميرا EM-CCD الى ميناء جانب المجهر وتوصيله إلى tانه برنامج الحصول على الصور.
      2. إذا لزم الأمر، وتزامن تعرض الكاميرا إلى مفتاح ميكانيكي أو صوتية الضوئية تصفية الانضباطي إدراجها في مسار شعاع الإثارة عن طريق إرسال منطق الترانزستور الترانزستور (TTL) الإشارات التي تم إنشاؤها بواسطة كاميرا EM-CCD إلى الأجهزة. بدلا من ذلك، مزامنة تعرض الكاميرا لإخراج ليزر عن طريق إرسال الإشارات TTL التي تم إنشاؤها بواسطة كاميرا EM-CCD ليزر.
        ملاحظة: الخيار الأخير لا ينطبق إلا عندما ليزر الحالة الصلبة التي يمكن عن طريق التضمين إدخال منطق الترانزستور الترانزستور انتاج الطاقة يستخدم (TTL) إشارات للتجربة.
      3. تطبيق مكاسب EM (عادة حوالي 300) لاتفاقية مكافحة التصحر الكاميرا باستخدام برامج التحكم في الكاميرا من أجل الحصول على صورة مضان جودة عالية من fluorophore واحد.
      4. تحديد المنطقة ذات الاهتمام (ROI) (عادة 128 × 128 بكسل في مركز مجال الرؤية) باستخدام برنامج التحكم في الكاميرا.
        ملاحظة: هذا يسمح للimagiتجارب نانوغرام في معدلات الإطار من 100-200 هرتز في واسطة نقل الإطار، وهو مطلوب لتصور حركة سلاسل البوليمر أدرجت fluorophore في العينة ذوبان.
  3. تشغيل التجربة
    1. تحسين ظروف تجريبية
      1. ضبط المنطقة المضاءة من العينة إلى ما يقرب من 20 ميكرون في القطر استخدام الحجاب الحاجز إدراجها في مسار الإثارة شعاع.
      2. ضبط قوة الإثارة الليزر في العينة إلى 4-8 ميغاواط من خلال اختيار مرشح مناسب الكثافة المحايدة (ND) يدخل في مسار الإثارة شعاع يدويا.
        ملاحظة: هذا يوفر قوة الليزر يعني من 1-2 كيلو واط سم -2 في العينة.
      3. تسجيل صور مضان من العينة في معدلات الإطار من 100-200 هرتز. إذا كانت كثافة مضان الحصول عليها من البوليمرات أدرجت fluorophore الفردية منخفضة جدا، وزيادة تدريجيا قوة الإثارة باستخدام الالبريد ND فلتر حتى وصلت ما يقرب من 100 ميغاواط في العينة.
      4. إذا كانت جودة الصورة مضان جزيء واحد لا تزال غير مرضية، والتحقق من الشوائب مضان في العينة عن طريق تسجيل الصور مضان من ذوبان نقية من بولي غير المسمى (THF). في حال لوحظ مضان الخلفية عالية، واستخدام مختلف بولي غير المسمى (THF).
      5. إذا كانت كثافة بقعة مضان الحصول عليها من البوليمرات أدرجت fluorophore في ذوبان عالية جدا لعزلهم (هذا يسبب أخطاء في تحليل حركة ناشر) مكانيا، وانخفاض تركيز البوليمرات أدرجت fluorophore في العينة حتى مكانيا ويلاحظ بقع معزولة.
      6. إذا كانت كثافة بقعة مضان الحصول عليها من البوليمرات أدرجت fluorophore في ذوبان منخفضة جدا (وهذا يؤدي إلى سرعة منخفضة من تجربة التصوير)، وزيادة تركيز البوليمرات أدرجت fluorophore في العينة حتى على approprيتم التوصل إلى كثافة iate بقعة مضان.
      7. إذا هي واضحة في الصور مضان الحصول عليها من البوليمرات أدرجت fluorophore في الذوبان، وزيادة معدلات الإطار اكتساب التصوير.
        ملاحظة: هذا غالبا ما يتطلب العائد على الاستثمار أصغر، عادة 64 × 64 بكسل.
  4. الحصول على الصور
    1. مرة واحدة يتم تحسين ظروف تجريبية، وترك العينة التي شنت على المسرح المجهر لمدة ساعة بحيث تصل عينة شروط التوازن.
    2. تسجيل 500 - 1000 صورة متواليات مضان من البوليمرات أدرجت fluorophore في حالة ذوبان في 100 - معدل الإطار هرتز 200. إذا كان تنسيق الملف الافتراضي ليست TIFF، تحويل جميع متواليات الصورة إلى تنسيق TIFF.

4. تحليل ناشر الحركة

  1. متوسط-التربيعية النزوح (MSD) تحليل
    1. اقتصاص صورة متواليات مضان في مثل هذه الطريقةأن كل تسلسل الصور يحتوي على نشرها، أدرجت fluorophore البوليمر باستخدام صورة برامج معالجة واحد، وركزت بشكل جيد، مثل يماغيج.
    2. عندما تحتوي على تسلسل الصور المزروعة أكثر من 10 لقطة، وتقسيم تسلسل الصور في تسلسل متعددة مثل أن كل تسلسل يتكون من 10 لقطة.
    3. تحديد مواقع الجزيئات في كل تسلسل الصور بدقة عن طريق تركيب جاوس ثنائي الأبعاد من الصور.
    4. تحديد معامل الانتشار (D) من الجزيئات الفردية من النزوح (MSD) تحليل متوسط تربيع من مسارات نشر (أي المواقف التي تعتمد على الوقت من جزيء) باستخدام معادلة 20
      figure-protocol-1
      حيث x و y ط ط هي مواقف جزيء في إطار الصورة ط، ن ويدل على رقم الإطار مع مرور الوقت Δt من إطار ط.
    5. رسم معاملات نشر فيرسم بياني تردد.
      ملاحظة: عادة، يتم إنشاء رسم بياني من أكثر من 100 الجزيئات.
  2. دالة التوزيع التراكمي (CDF) تحليل
    ملاحظة: قوات الدفاع المدني، P (ص 2، ط Δ ر) يتوافق مع الاحتمال التراكمي للعثور على جزيئات نشرها ضمن دائرة نصف قطرها ص من أصل بعد فترة زمنية معينة ط Δ ت.
    1. حساب الإزاحة المربعة التي تحدث أثناء الفارق الزمني من 1Δt، 2Δt، ····، iΔt لجميع مسارات نشر الحصول عليها في 4.1.3.
      ملاحظة: هذه العمليات تعطي مجموع متر مربع I-نزوح للمرة يتخلف من iΔt.
    2. حساب الأرقام للنزوح مربع (ل ط) من اجمالي مجموعة البيانات م ط التي تكون أصغر من ص 2 على مختلف ص 2 القيم (0 ط مقابل ص 2 قطع تتوافق مع قوات الدفاع المدني، P (ص 2، iΔt).
  3. تحليل التنمية الشاملة مع نماذج الانتشار متميزة
    ملاحظة: يتم تجهيز التنمية الشاملة التي حصل عليها نماذج الانتشار متميزة. نموذج متجانس نشر، وسائط نشر المتعددة التي وصفت توزيع D من التمويه (نموذج جاوس واحد)، وسائط نشر المتعددة التي وصفت توزيع D من قبل العديد من التمويه (متعددة نموذج جاوس).
    1. في نموذج نشر متجانسة، تحديد متوسط D عن طريق تركيب قوات الدفاع المدني باستخدام معادلة 21
      figure-protocol-2
      ملاحظة: أي انحراف عن هذه المعادلة تشير إلى انتشار غير متجانسة من الجزيء.
    2. في نموذج جاوس واحد، وتحديد توزيع احتمال D التي وصفها التمويه (و (D)) من خلال تركيب CDF باستخدام 15
      ON3 "SRC =" / ملفات / ftp_upload / 54503 / 54503equation3.jpg "/>
      figure-protocol-3
      حيث أ، ث، د 0 هي السعة، عرض، ومركز للتمويه.
    3. في نموذج جاوس مزدوج، وتحديد التوزيع الاحتمالي لي مكون من D التي وصفها التمويه (و (D)) عشر من المناسب قوات الدفاع المدني باستخدام 14
      figure-protocol-4
      figure-protocol-5
      حيث A ي هو جزء من كل مكون نشر، وα ي، ث ي، د 0 ي هي السعة، عرض، ومركز للي مكون من التمويه عشر.
  4. حساب زعته احتمال نظرييسود تبادل لمعامل الانتشار
    ملاحظة: التوزيعات الاحتمالية من D التي تحدث بسبب أخطاء إحصائية (ع (D) د D) وتحسب لنماذج الانتشار مختلفة؛ نموذج متجانس نشر، وسائط نشر المتعددة التي وصفت توزيع D من التمويه (نموذج جاوس واحد)، وسائط نشر المتعددة التي وصفت توزيع D من قبل العديد من التمويه (متعددة نموذج جاوس).
    1. في نموذج نشر متجانسة، وحساب التوزيع الاحتمالي الإحصائي للD باستخدام معادلة 22
      figure-protocol-6
      حيث N هو عدد نقاط البيانات في مسار نشر (N = 10، انظر 4.1.2)، D 0 هو معامل متوسط الانتشار (التي يحددها التحليل قوات الدفاع المدني، انظر 4.2.3.1)، ودال هو الحصول تجريبيا معامل الانتشار لمسار فردي.
    2. في الواحد نموذج نشر الضبابي، وحساب التوزيع الاحتمالي الإحصائي للD باستخدام معادلة 15
      figure-protocol-7
      حيث f (D) يدل على توزيع احتمال D يحددها التحليل قوات الدفاع المدني (انظر 4.2.3.2)، ودال 0 هو معامل متوسط الانتشار (التي يحددها التحليل قوات الدفاع المدني، انظر 4.2.3.2).
    3. في ضعف نموذج نشر الضبابي، وحساب التوزيع الاحتمالي الإحصائي للD باستخدام معادلة 14
      figure-protocol-8
      حيث f (D ي) يدل التوزيع الاحتمالي للي مكون من D (D ي) التي يحددها التحليل CDF عشر (انظر 4.2.3.3)، وD 0J هو معامل متوسط نشر من ي عنصر ال (يحددها الدفاع المدني تحليل، انظر 4.2.3.3).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

وperylene diimide-أدرجت نجوم 4-المسلحة و 8 على شكل بولي ثنائي الحلقة تم توليفها (THF) الصورة باستخدام كهرباء التجميع الذاتي وتثبيت التساهمية (ESA-CF) عملية (الشكل 1، الشكل 2). تم قياس الصور مضان جزيء واحد الوقت الفاصل بين ل4 المسلح (الشكل 3A) و (الشكل 3B) البوليمرات 8 شكل. الصور الوقت الفاصل بين مضان (الشكل 3) تظهر مكانيا النقاط المضيئة وحادة معزولة بسبب إدراج الفل...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

أعدت البوليمرات 4 المسلحة و 8 على شكل عبر بروتوكول ESA-CF (الشكل 1)، الذي هو خطوة حاسمة لتركيب. 12،24 أحادي الوظيفة وbifunctional بولي الخطي (THF) الصورة مع مجموعات نهاية -phenylpiperidinium N كانت توليفها وفقا للإجراء السابق. وقد أجريت 11 التبادل الأيوني بها reprecipitation من حل الأسيتون من السلائف البوليمر مع counteranions triflate في محلول مائي يحتوي على كمية كبيرة من الكربوكسيل.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.

شكر وتقدير

تم دعم هذا العمل من قبل منحة المساعدة للبحث العلمي رقم 22750122 (S.H.) ورقم 26288099 (TY) ورقم 23350050 (YT) من الجمعية اليابانية لتعزيز العلوم. S.H. ممتن لمؤسسة كوراتا التذكارية هيتاشي للعلوم والتكنولوجيا. تم دعم البحث الوارد في هذا المنشور من قبل جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (ص.ح.).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
<قوي>المواد< / قوي>
THFجودو
واكوسيل C-300واكو الصناعات
الأسيتونجودو
تولوينغودو
< م > ن< م > هكسانجودو
CHCl < sub > 3< / sub>Kanto Chemical
Bio-Beads S-X1Bio-Rad
ميثيل تريفلاتناكالاي تيسك
أنهيدريد TriflicNacalai Tesque
هيدروكسيد البوتاسيومواكو الصناعات
الإيثانولواكو الصناعات
بولي ( رباعي هيدروفوران)ألدريتش
كلوروفورمواكو زيت الغمر للصناعات
كارجيلنوع 37 / النوع أ<
قوي> المعدات< / قوي >
2 رقبة 100 مل دورق
قمع
ورقة تصفيةWhatman
Reflux مكثف
حقنة
حمام
النمام
المبخر
المجهر زلات الغطاء (24 × 24 مم ، رقم 1)تلطيخ زجاج CO22241ماتسونامي
AS ONE Corporation1-7934-01
منظف بالموجات فوق الصوتيةVWR International   ؛142-0047
مجهر مقلوبأوليمبوسIX71
ليزر أيون Ar-KrمتماسكInnova 70C
معوضبيريك نيوبورت5540
مرشح الإثارةSemrockLL01-488-12.5
مرآة ثنائي الكلوريكأوميغا البصرية500DRLP
مرشح انبعاثسيمروكBLP01-488R-25
عدسة ومرآةكاميرا Thorlabs
EM-CCDAndor Technologyعدسة موضوعية iXon
(100X ، N.A. = 1.3)سخان موضوعي أوليمبوسUPLFLN 100XOP
Bioptechs
Preparative GPCاليابان الصناعة التحليليةLC-908
الكيماوية النقيةالكيماوية النقيةالكيماوية النقيةالكيماوية النقية قارورة دائري القاع مائيالمغناطيسيالدوار جرة

المراجع

  1. Honda, S., Yamamoto, T., Tezuka, Y. Topology-Directed Control on Thermal Stability: Micelles Formed from Linear and Cyclized Amphiphilic Block Copolymers. J. Am. Chem. Soc. 132 (30), 10251-10253 (2010).
  2. Honda, S., Yamamoto, T., Tezuka, Y. Tuneable enhancement of the salt and thermal stability of polymeric micelles by cyclized amphiphiles. Nat. Commun. 4, (2013).
  3. Jun, S., Mulder, B. Entropy-driven spatial organization of highly confined polymers: Lessons for the bacterial chromosome. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 103 (33), 12388-12393 (2006).
  4. McLeish, T. Polymers without beginning or end. Science. 297 (5589), 2005-2006 (2002).
  5. McLeish, T. Polymer dynamics: Floored by the rings. Nat. Mater. 7 (12), 933-935 (2008).
  6. Roovers, J. Topological Polymer Chemistry: Progress of Cyclic Polymers in Syntheses, Properties and Functions. Tezuka, Y. , World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd. 137-156 (2013).
  7. Klein, J. Evidence for reptation in an entangled polymer melt. Nature. 271 (5641), 143-145 (1978).
  8. Leger, L., Hervet, H., Rondelez, F. Reptation in entangled polymer-solutions by forced rayleigh light-scattering. Macromolecules. 14 (6), 1732-1738 (1981).
  9. von Meerwall, E. D., Amis, E. J., Ferry, J. D. Self-diffusion in solutions of polystyrene in tetrahydrofuran - comparison of concentration dependences of the diffusion-coefficients of polymers, and a ternary probe component. Macromolecules. 18 (2), 260-266 (1985).
  10. Kapnistos, M., et al. Unexpected power-law stress relaxation of entangled ring polymers. Nat. Mater. 7 (12), 997-1002 (2008).
  11. Adachi, K., Takasugi, H., Tezuka, Y. Telechelics having unstrained cyclic ammonium salt groups for electrostatic polymer self-assembly and ring-emitting covalent fixation. Macromolecules. 39 (17), 5585-5588 (2006).
  12. Oike, H., Imaizumi, H., Mouri, T., Yoshioka, Y., Uchibori, A., Tezuka, Y. Designing unusual polymer topologies by electrostatic self-assembly and covalent fixation. J. Am. Chem. Soc. 122 (40), 9592-9599 (2000).
  13. Yamamoto, T., Tezuka, Y. Topological polymer chemistry: a cyclic approach toward novel polymer properties and functions. Polym. Chem. 2 (9), 1930-1941 (2011).
  14. Habuchi, S., Fujiwara, S., Yamamoto, T., Tezuka, Y. Single-molecule imaging reveals topological isomer-dependent diffusion by 4-armed star and dicyclic 8-shaped polymers. Polym. Chem. 6 (22), 4109-4115 (2015).
  15. Habuchi, S., Fujiwara, S., Yamamoto, T., Vacha, M., Tezuka, Y. Single-Molecule Study on Polymer Diffusion in a Melt State: Effect of Chain Topology. Anal. Chem. 85 (15), 7369-7376 (2013).
  16. Habuchi, S., Satoh, N., Yamamoto, T., Tezuka, Y., Vacha, M. Multimode Diffusion of Ring Polymer Molecules Revealed by a Single-Molecule Study. Angew. Chem. Int. Ed. 49 (8), 1418-1421 (2010).
  17. Habuchi, S. Topological Polymer Chemistry: Progress of Cyclic Polymers in Syntheses, Properties and Functions. Tezuka, Y. , World Scientific. 265-290 (2013).
  18. Fernandez, P., Bayona, J. M. Use of off-line gel-remeation chromatography normal-phase liquid-chromatography fro the determination of polycyclic aromatic-compounds in environmental-samples and standard reference materials (air particulate matter and marine sediment). J. Chromatogr. 625 (2), 141-149 (1992).
  19. Biesenberger, J. A., Tan, M., Duvdevan, I., Maurer, T. Recycle gel permeation chromatography. 1. recycle principle and design. J. Polym. Sci. Pol. Lett. 9 (5), 353(1971).
  20. Kusumi, A., Sako, Y., Yamamoto, M. Confined lateral diffusion of membrane-receptors as studied by single-particle tracking (nanovid microscopy) - effects of calcium-induced differentiation in cultured epithelial-cells. Biophys. J. 65 (5), 2021-2040 (1993).
  21. Schutz, G. J., Schindler, H., Schmidt, T. Single-molecule microscopy on model membranes reveals anomalous diffusion. Biophys. J. 73 (2), 1073-1080 (1997).
  22. Vrljic, M., Nishimura, S. Y., Brasselet, S., Moerner, W. E., McConnell, H. M. Translational diffusion of individual class II MHC membrane proteins in cells. Biophys. J. 83 (5), 2681-2692 (2002).
  23. Margineanu, A., et al. Photophysics of a water-soluble rylene dye: Comparison with other fluorescent molecules for biological applications. J. Phys. Chem. B. 108 (32), 12242-12251 (2004).
  24. Tezuka, Y., Oike, H. Self-assembly and covalent fixation for topological polymer chemistry. Macromol. Rapid Commun. 22 (13), 1017-1029 (2001).
  25. Deres, A., et al. The Origin of Heterogeneity of Polymer Dynamics near the Glass Temperature As Probed by Defocused Imaging. Macromolecules. 44 (24), 9703-9709 (2011).
  26. Flier, B. M. I., et al. Heterogeneous Diffusion in Thin Polymer Films As Observed by High-Temperature Single-Molecule Fluorescence Microscopy. J. Am. Chem. Soc. 134 (1), 480-488 (2012).
  27. Habuchi, S., Oba, T., Vacha, M. Multi-beam single-molecule defocused fluorescence imaging reveals local anisotropic nature of polymer thin films. Phys. Chem. Chem. Phys. 13 (15), 6970-6976 (2011).
  28. Zettl, U., et al. Self-Diffusion and Cooperative Diffusion in Semidilute Polymer Solutions As Measured by Fluorescence Correlation Spectroscopy. Macromolecules. 42 (24), 9537-9547 (2009).
  29. Kirstein, J., Platschek, B., Jung, C., Brown, R., Bein, T., Brauchle, C. Exploration of nanostructured channel systems with single-molecule probes. Nat. Mater. 6 (4), 303-310 (2007).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

استكشف المزيد من المقالات

تصوير الجزيء الواحدمتوسط مربع الإزاحةدالة التوزيع التراكميالتجميع الذاتي الإلكتروستاتيكيالتثبيت التساهميحالة صهر البوليمرتحليل الحركة الانتشاريةالبوليمرات الطوبولوجيةالمجهر الفلوري
توليف دوري البوليمرات وتوصيف تلك الحركة ناشر في الدولة تذوب في واحدة جزيء مستوى
تواصل معنا
أوصِ به للمكتبة

الخصوصية

شروط الاستخدام

السياسات

حقوق الطبع والنشر © 2026 MyJoVE Corporation. جميع الحقوق محفوظة.