控制的大小，形状和稳定性超分子聚合物在水

以下实验的总体目标是控制水中超分子动力学纳米颗粒的大小、形状和稳定性。这是通过设计自组装或聚合二分扩增物来实现的，其分子结构被涂覆用于吸引和排斥相互作用。这导致生长机制受挫，在水中产生具有受控球形的自组装纳米颗粒。

作为第二步，水溶液的盐浓度增加，这削弱了 disco amphi 分子结构中编码的排斥相互作用。这诱导了球体到杆的转变、温度依赖性的圆锥体或 CD 光谱研究，或用于揭示该球体到杆体转变的潜在机制。此外，低温透射电子显微镜和核磁共振等分析技术的组合用于测量和可视化从一种聚集体到其他类型的聚集体的转变，从而获得结果，表明球体到棒的转变在超分子聚合中的增强合作中表达。

这源于从有限尺寸的纳米颗粒中的反合作过程过渡到完全合作的成核伸长机制，在这种情况下，导致非常大的超分子聚合物，即动态纳米棒。将 CD 光谱、小环光、X 射线散射和 do MR 等光谱技术与冷冻等显微技术相结合的主要优点是，它可以测量和可视化超分子聚合物在水中的变化。这些动态聚合物可以响应外部刺激，如温度变化、OnX 强度变化或 pH 值变化。

这些方法的组合具有广泛的适用性，可以帮助回答分子化学和自组装纳米材料领域的关键问题。例如，可以研究小分子构建单元自组装形成的聚集体尺寸与潜在形成机制之间的相关性。这种方法的影响延伸到广泛的生物纳米技术应用。

我们对生物医学成像和自组装纳米颗粒造影剂的开发领域特别感兴趣，其中聚集体稳定性、高对比度和自组装造影剂排泄能力之间的微妙平衡对于它们在临床使用中的成功至关重要。当我们意识到自组装构建单元的分子结构的细微变化会导致超分子聚合机制的根本差异时，我们第一次有了结合表征技术的想法。演示该程序的是 Paul Beaumont，他是特罗万技术大学 cryo 10 设施的专家。

如书面方案中所述，通过在 100 毫摩尔柠檬酸盐缓冲液中制备 BTA 钆 DTPA 溶液来开始该方案。伴随着这个视频，用溶液填充一个 1 厘米的 UV Q 兽医。将兽医插入圆形 D 克劳氏光谱仪上的 qve 支架中。

测量 230 至 350 纳米的 CD 光谱。然后以每分钟 1 开尔文的速率测量 363 至 283 开尔文最高强度 CD 波段的 CD 冷却曲线。接下来，将相同体积的两摩尔氯化钠缓冲溶液加入到 BTA 钆 DTPA 的柠檬酸盐缓冲溶液中。

这会将离子强度提高到 1 摩尔氯化钠，并将 discos 稀释到浓度的一半。在离子强度增加后，以增加离子强度的溶液涡旋 40 秒，重新测量 230 至 350 纳米的 CD 光谱。然后以每分钟 1 开尔文的速率测量 363 至 283 开尔文最高强度 CD 波段的 CD 冷却曲线。

将原始 CD 数据导出到 origin 8.5 中。通过将最高测量温度下的 CD 效应定义为等于零，将最低测量温度下的 CD 效应定义为等于 1 来归一化光谱，因为 CD 效应的大小与聚集程度成正比，归一化 CD 曲线与聚集程度成正比。归一化数据是使用 origin Pro 8.5 中的非线性曲线拟合选项与温度相关的自组装模型进行拟合的。

在这个模型中，区分了成核和伸长状态。首先，拟合伸长率范围内的聚集度。在这个方程中，T 代表可变温度。

PHI N 是净螺旋度，与聚集程度成正比，HE 是伸长分子焓。T TE 表示伸长温度，即自组装开始变得热力学有利的温度。引入归一化因子 fiat 是为了确保 phi N 超过 fiat 不超过 unity，这源于聚集程度不能超过的约束。

统一拟合允许提取每摩尔宝石数的伸长焓和以开尔文为单位的伸长温度，该温度表征了给定浓度下分子的自组装。拟合时，遵守约束条件，即只应拟合低于 TE 的温度下的聚集程度，因为该方程仅在拟合第一个方程后的伸长范围内有效，成核状态方程中唯一未知的参数是活化常数 ka，它描述了超分子聚合的合作体。为了找到活化常数拟合，实验发现在成核状态中温度高于 TE 的聚集程度。

首先按照文中所述制备电子显微镜溶液。简要制备两种缓冲液，一种 100 毫摩尔柠檬酸盐缓冲液，一种 100 毫摩尔柠檬酸盐缓冲液，其中含有 5 摩尔氯化钠，BTA 钆 DTPA 溶解在每种制备的缓冲液中 0.1 毫升，以达到 1 毫摩尔的减压浓度。接下来，使用 C Resington 2 0 8 碳电击机对量子箔碳涂层网格进行等离子处理，以 5 毫安运行，持续 40 秒。

玻璃化程序是冷冻的关键步骤，因为它确保产生的一层薄薄的光泽 ISIS 适合 TAM 分析。在自动 FEI 体外机器人的玻璃化过程中，将水溶液应用于网格上。这涉及将样品涂在网格上，吸干多余的液体，在网格上形成一层水溶液薄膜，然后通过将网格非常快速地浸入液体 Ethan 中进行玻璃化。

玻璃化后，将处理后的网格转移到液氮中以保存，然后手动将样品网格转移到自动进样器盒中，该盒也用液氮冷却。下一步是将包埋盒插入 TUE cryo Titan， TEM 自动加载器中。TUE Cryo Titan 配备了一个工作电压为 300 KB 的场发射枪。

录制 TAM 图像需要经验和快速作。这是因为高能电子束在成像过程中会损坏标本 使用配备后柱 gatin 能量过滤器的 CCD 相机记录图像。由于钆具有很强的顺磁性，因此质子信号会显着拓宽，因此使用了不同的 disco，其中钆被抗磁性钇和 BT 心房溶液取代。

DTPA 已准备就绪。计算每摩尔需要多少毫克分子量为 2， 979 克的 BT 心房 DTPA 才能达到 1 毫摩尔的目标浓度。将 0.6 毫升所得溶液移液到 wilm（LABAs NMR 管）中后，继续将测定量的 BT 心房 DTPA 溶解在 D 2 O 中的 50 毫摩尔降额琥珀酸盐缓冲液中。

将样品插入配备瓦里安 5 毫米 I-D-P-F-G 探头的 Nova 500 光谱仪的变体 unity 中。在记录标准质子 NMR 后，按照文中讨论的进行 DOI 实验，调整 90 度脉冲并相应地优化混合时间。在确定卵巢参考探针中 HDO 的自扩散后，使用 DOI 一次性脉冲序列，并且在样品中确定聚集体的扩散系数，从中可以计算流体动力学半径。

最后，使用球形粒子扩散的斯托克斯爱因斯坦关系计算聚集体的流体动力学半径 RH。外周钆 DTPA 配合物的离子特性使 disco 单体的一维生长受挫，其核心旨在聚合成细长的棒状聚集体。吸引和排斥相互作用之间的平衡控制着聚集体的大小和形状。

确定颗粒和溶液的大小和形状的一种强大技术是同步加速器源。小角 X 射线散射或吸盘。将 BTA 钆 DTPA 溶解在柠檬酸盐缓冲溶液中，并记录两种不同浓度的 sucks 曲线。

低 Q 区域中接近零的斜率表示聚集体中缺乏形状和各向同性，表明存在球形物体。使用均匀的单分散球形因子拟合在不同浓度下测量的数据，计算出的半径为 3.2 纳米。单体迪斯科 BTA 钆 DTPA 的计算几何半径为 3.0 纳米，其存在以接近 1 的纵横比聚集，以便为自组装物体的球形和纳米尺寸提供进一步的证据。

进行了质子扩散有序 NMR 波谱分析。DOI NMR 允许确定超分子聚集体的扩散系数，从中可以计算其流体动力学半径。通过斯托克斯爱因斯坦关系确定聚合抗磁性二分扩增物在氘代琥珀酸盐缓冲液中的扩散系数为 0.69 乘以 10 到每秒减去 10 平方米

为球形大小的离散物体计算了 2.9 纳米的流体动力学半径。这个大小与从 BTA 钆 DTPA 的 SOX 数据中获得的值非常吻合。从冷冻 TEM 显微照片中获得了成功控制一维堆栈长度的进一步证据。

BTA 钆 DTPA 以 1 毫摩尔浓度产生直径接近 6 纳米的预期球形物体，这证实了 SO 和 DOI 测量的结果。在高离子强度的冷冻 te 显微照片中可以清楚地观察到高纵横比棒（如超分子聚合物）的形成。静电筛查是这一发现最可能的解释。

形状从直径约 6 纳米的球形聚集体变为直径为 6 纳米、长度可达数百纳米的细长棒状。这里显示了 BTA 钆 DTPA 随盐浓度增加的室温 CD 光谱。BTA 钆 DTPA 浓度在低离子强度下为 8 乘以 10 的功率负 3 毫摩尔，在高离子强度下为 4 乘以 10 的功率负 3 毫摩尔。

尽管 CD 测量的浓度明显较低，但透明棉花效应表明即使在微摩尔浓度下也存在完整的聚集体。CD 光谱的形状随着盐浓度的增加而变化，这很好地表明减少了堆栈外围的排斥相互作用并增强了 decos 的堆积。此外，相同溶液的 CD 冷却曲线在形状上显示出明显的差异。

聚集开始的温度在较高的盐浓度下转变为更高的温度。越来越合作的机制也变得明显，其特征是 CD 效应更突然地增加，而零摩尔氯化钠处的冷却曲线最好地用表明反合作过程的 ISO smic 自组装模型来描述。1.0 摩尔氯化钠时的冷却曲线是协同自组装过程的典型曲线，可以用成核伸长模型来描述，该模型量化了 BTA 钆 DTPA 在 0 和 1 摩尔氯化钠处自组装的热力学参数。

使用合作模型清楚地揭示了 ka 的减少，即无量纲激活。不断。KA 值较低表示自组装过程中的合作程度较高，这表现为高度拉长的超分子聚合物的形成。正如在冷冻 TEM 中观察到的那样 在尝试演示的实验技术时，重要的是要记住，只有实验方法的组合才能对所研究的动态纳米材料进行有意义的整体描述。

观看此视频后，您应该对我们的组合实验方法的广泛适用性以及它如何帮助回答自组装纳米材料和超级诗歌领域的关键问题有很好的了解。