Name: Morphologies auto-assemblage obtenu à partir hélicoïdaux polycarbodiimide Copolymères et leurs dérivés triazole (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-02-07T13:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 22 s
Description: Découvrez la synthèse de polycarbodiimides hélicoïdaux et la visualisation de leurs structures secondaires par microscopie à force atomique. Cette méthode permet de créer des architectures pour capteurs et vecteurs médicaux.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Nous tenons à remercier la subvention NSF-IRM (CHE-1126177) utilisé pour acheter l&#39;instrument Bruker Advance III 500 RMN.

Remarque: Toutes les réactions ont été effectuées dans une boîte à gants (ou de la hotte de fumée, lorsqu&#39;il a noté) en utilisant des flacons à scintillation standard. 1. Synthèse de la (R) - et (S) de -series Ethynylpolycarbodiimides <ol><li> Placer 1,0 g (0,00442 mole) de N - (3-éthynylphényl) - N &#39;-hexylcarbodiimide monomère (HE) et de 0,894 g (0,00442 mole) de N -phényl- N&#39; -hexylcarbodiimide monomère (Ph), des liquides visqueux transparents en tant que une cuvette propre de scintillation (20 ml) avec une (boîte à gants) de la barre d&#39;agitation magnétique pour obtenir une composition représentative -50-ET-50-Ph R. REMARQUE: Utilisez uniquement un monomère pour générer les homopolymères respectifs. Le mélange de deux précurseurs monomères à différents rapports a donné une banque de 22 copolymères statistiques. </li><li> Peser 0,018 g (0,00004 mole) de (R) - BINOL Ti (IV) catalyseur de diisopropoxyde comme un rouge (parfois orange), bien powmatériau der dans une boîte à gants (rapport de monomère à catalyseur est de 250 moles: 1) et l&#39;ajouter à la fiole à scintillation. </li><li> Ajouter ~ 3-5 ml de CHCI3 anhydre pour dissoudre à la fois le monomère et le catalyseur. Une légère agitation peut être nécessaire à cette étape pour dissoudre le catalyseur, qui peuvent par ailleurs former des morceaux de matériau. Effectuer toutes les manipulations avec des réactifs sous atmosphère inerte (boîte à gants) à 25 ° C. </li><li> Boucher le flacon à scintillation contenant tous les réactifs et laisser le mélange réactionnel à agitation pendant une nuit à 25 ° C dans une boîte à gants. </li><li> Retirez la barre magnétique et ajouter ~ 5 ml de CHCl 3 supplémentaire de re-dissoudre le matériau visqueux rouge foncé ( en dehors de la boîte à gants). </li><li> Injecter la solution obtenue à l&#39;étape précédente dans du MeOH froid (250 ml) contenant 0,5 ml de 1,8-diazabicyclo [2.5.0] undéc-7-ène (DBU) pour précipiter le matériau polymère sous forme de fibres jaunâtres. </li><li> Recueillir le polymère formé par filtration (entonnoir fritte, 15 ml, 4-8 pm) Et le laver avec du MeOH (~ 10 ml, 3x). </li><li> Re-dissoudre le matériau obtenu à l&#39;étape précédente dans CHCl 3 et re-précipiter dans du MeOH pour éliminer le résidu de Ti (IV) -BINOL catalyseur. Sécher le précipité sous vide poussé (200 mTorr) pendant 24 h pour éliminer le MeOH. Répéter cette procédure une fois pour garantir la pureté du polymère obtenu. </li></ol> 2. Synthèse de la (R) - et le protocole (S) -series de triazole polycarbodiimides en vertu d&#39; un &quot;Click&quot; <ol><li> Ajouter 5 ml de THF anhydre (boîte à gants) et une barre d&#39;agitation magnétique dans le flacon de scintillation (20 ml) contenant 0,25 g (0,00117 mole) de R -50-ET-50PH pour synthétiser un représentant R -50-TRZ-50- composition de la Ph. </li><li> Peser 0,146 g (0,00059 mole) de N - (3-azidopropyl) amide -2-bromo-2-méthylpropane 22 dans la boîte à gants et l&#39; ajouter à la fiole à scintillation. </li><li> Peser 0,022 g (0,00012mol) de Cu (I) un catalyseur d&#39;iodure dans la boîte à gants et de le charger dans le flacon de scintillation. Laissez le bruit de solution pendant 2 min pour former une suspension homogène. </li><li> Chargez le même flacon avec 0,713 g (0,00468 mole) de DBU, boucher le flacon, et lui permettre de remuer pendant 2 h dans la boîte à gants à 25 ° C (éviter un temps plus long de la réaction pour éviter la formation de gel dur). </li><li> Retirez la barre magnétique et injecter le mélange réactionnel (solution de gel verdâtre) obtenu à l&#39;étape 2.4 dans MeOH froid (250 ml) contenant 0,5 ml de DBU (en dehors de la boîte à gants). </li><li> Recueillir le polymère triazole formé par filtration (entonnoir fritte, 15 ml, 10 pm) et le laver avec du MeOH. </li><li> Répéter l&#39; étape de purification de 2,6 ( par exemple, la dissolution dans du THF et précipitation dans MeOH) , une fois de plus pour éliminer le catalyseur résiduel. </li><li> Sécher le produit de la réaction &quot;, cliquez sur&quot; sous vide poussé (200 mTorr) pendant 24 h pour éliminer les traces de MeOH. </li></ol> 3. Synthèse de la (R) - Et (S) -series de Polycarbodiimide- g -polystyrène Copolymères <ol><li> Mélanger 0,029 g (0,00029 mol) de catalyseur de Cu (I) de chlorure de 0,1 g (0,00029 mole) de R -50-TRZ-50PH macroamorceur dans le flacon de scintillation (20 ml) contenant 0,101 g (0,00058 mole) de N, N, N &#39;, N&#39;, &#39;-pentamethylenediethylenetriamine N&#39; (PMDETA). Placez une barre d&#39;agitation magnétique dans le (boîte à gants) de flacon pour obtenir un R -50-TRZ-50Ph- copolymère greffé -polystyrène représentatif. </li><li> Charger un flacon de l&#39;étape 3.1 avec 1.510 g (0,0145 mol) de styrène fraîchement distillé. </li><li> Ajouter ~ 12 mL de toluène anhydre (ou DMF) 23 dans le flacon de l&#39; étape 3.2 pour dissoudre les réactifs; sceller hermétiquement le flacon avant de le sortir de la boîte à gants. </li><li> À l&#39;intérieur d&#39;une hotte, immerger le flacon scellé dans un bain d&#39;huile et augmenter la température. Une fois que la température atteint til a la valeur désirée ( la température peut varier de 57 à 100 ° C, en fonction du copolymère particulier) 23, maintenir pendant 12 h (temps de réaction proprement dite peut être comprise entre 6 heures à 4 jours, en fonction de l&#39;expérience). </li><li> Retirer la cuvette de la plaque chaude et refroidir le matériau visqueux blanc jusqu&#39;à 25 ° C. </li><li> Prendre le récipient de réaction avec le solide résultant de la boîte à gants. </li><li> Dévissez le flacon, retirer la barre d&#39;agitation, et verser le mélange réactionnel dans 250 ml de MeOH froid contenant 0,5 ml de DBU. </li><li> Recueillir les flocons formés de PS-PCDs par filtration (entonnoir fritte, 15 ml, 4-8 pm) et laver le matériau avec du MeOH froid (jeter le surnageant à gauche après filtration). </li><li> Répéter l&#39; étape de purification de 3,8 ( par exemple, la dissolution dans le DMF et précipitation dans MeOH) , une fois de plus pour éliminer le catalyseur résiduel. </li><li> Sécher la matière (poudre blanche) sous vide poussé (200 mTorr) pendant 24 h pour éliminer le MeOH. </li></ol><ol><li> Peser 10 mg de matériau polymère et la placer dans un flacon de 5 ml. </li><li> Ajouter 1 ml de solvant de choix (par exemple, CHCl 3 ou THF) dans le flacon et le vortex de la suspension de polymère pour dissoudre la matière. NOTE: Certaines compositions de polymères nécessite une période de temps prolongée (~ 6 h) pour dissoudre complètement le polymère debout. </li><li> Effectuer une dilution successive (ie, en utilisant des solutions plus diluées à chaque étape que le «stock») pour préparer une série de stocks de 5,0, 2,5, 1,25, les concentrations de 0,625, 0,313 et 0,156 mg / ml. </li><li> Filtrer la solution mère à travers un filtre PTFE seringue de 0,45 um avant le dépôt sur la tranche de silicium (200 pi) avec les spécifications suivantes (diam .: 25,4 ± 0,5 mm; orientation: 100 ± 0,5 °; épaisseur: 250-300 um; surface: un seul côté poli; Type: N / Phos). NOTE: Til a déposé solution doit couvrir toute la zone d&#39;une plaquette de silicium. </li><li> Utiliser une machine de revêtement par centrifugation immédiatement après le dépôt de l&#39;échantillon (1 min, 1000 rpm) pour couvrir la surface entière de la plaquette avec un film polymère uniforme). </li><li> Acquérir les images AFM à 25 ° C en utilisant cantilevers en silicium avec des constantes de ressort nominales de 42 N / m, les fréquences de résonance nominale de 320 kHz, et OTESPA de silicium standard ou OTESPA-R3 conseils (matériau par exemple, OTESPA-R3: 0,01-0,02 ohm- cm silicium, cantilever: T: 3,7 um, f o: 300 kHz, L: 160 um, k: 26 N / m, W: 40 pm). Varier les valeurs de consigne d&#39; amplitude 425-273 mV, avec des vitesses de balayage de 0,99 et 1,99 Hz, respectivement 22, 23. NOTE: Les détails expérimentaux pour la préparation des échantillons et l&#39;acquisition d&#39; images SEM ont été discutées plus tôt 23. </li></ol>

<ol><li>Yashima, E., Maeda, K., Iida, H., Furusho, Y., Nagai, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Helical+Polymers%3A+Synthesis%2C+Structures%2C+and+Functions%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">Helical Polymers: Synthesis, Structures, and Functions.</a> Chem. Rev. 109, 6102-6211 (2009).</li>
<li>Miyabe, T., Hase, Y., Iida, H., Maeda, K., Yashima, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Synthesis+of+functional+poly%28phenyl+isocyanide%29s+with+macromolecular+helicity+memory+and+their+use+as+asymmetric+organocatalysts%5BTitle%5D)+AND+%22Chirality%22%5BJournal%5D)">Synthesis of functional poly(phenyl isocyanide)s with macromolecular helicity memory and their use as asymmetric organocatalysts.</a> Chirality. 21, 44-50 (2009).</li>
<li>Iida, H., Iwahana, S., Mizoguchi, T., Yashima, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Main-Chain+Optically+Active+Riboflavin+Polymer+for+Asymmetric+Catalysis+and+Its+Vapochromic+Behavior%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Main-Chain Optically Active Riboflavin Polymer for Asymmetric Catalysis and Its Vapochromic Behavior.</a> J. Am. Chem. Soc. 134, 15103-15113 (2012).</li>
<li>Shimomura, K., Ikai, T., Kanoh, S., Yashima, E., Maeda, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Switchable+enantioseparation+based+on+macromolecular+memory+of+a+helical+polyacetylene+in+the+solid+state%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.Chem%22%5BJournal%5D)">Switchable enantioseparation based on macromolecular memory of a helical polyacetylene in the solid state.</a> Nat.Chem. 6, 429-434 (2014).</li>
<li>Qi, S., et al. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201208481/abstract">Electrical Switching Behavior of a [60]Fullerene-Based Molecular Wire Encapsulated in a Syndiotactic Poly(methyl methacrylate) Helical Cavity.</a> Angew. Chem. Int. Ed. 52, 1049-1053 (2013).</li>
<li>Maeda, K., Wakasone, S., Shimomura, K., Ikai, T., Kanoh, S. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ma501612e">Chiral Amplification in Polymer Brushes Consisting of Dynamic Helical Polymer Chains through the Long-Range Communication of Stereochemical Information.</a> Macromolecules. 47, 6540-6546 (2014).</li>
<li>Kikuchi, M., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ma800951d">Conformational Properties of Cylindrical Rod Brushes Consisting of a Polystyrene Main Chain and Poly(n-hexyl isocyanate) Side Chains.</a> Macromolecules. 41, 6564-6572 (2008).</li>
<li>Banno, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Optically+Active%2C+Amphiphilic+Poly%28meta-phenylene+ethynylene%29s%3A+Synthesis%2C+Hydrogen-Bonding+Enforced+Helix+Stability%2C+and+Direct+AFM+Observation+of+Their+Helical+Structures%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Optically Active, Amphiphilic Poly(meta-phenylene ethynylene)s: Synthesis, Hydrogen-Bonding Enforced Helix Stability, and Direct AFM Observation of Their Helical Structures.</a> J. Am. Chem. Soc. 134, 8718-8728 (2012).</li>
<li>Jiang, Z., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ma502283f">One-Pot Synthesis of Brush Copolymers Bearing Stereoregular Helical Polyisocyanides as Side Chains through Tandem Catalysis.</a> Macromolecules. 48, 81-89 (2015).</li>
<li>Zhu, Y., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ma5019022">Synthesis and Chiroptical Properties of Helical Polyallenes Bearing Chiral Amide Pendants.</a> Macromolecules. 47, 7021-7029 (2014).</li>
<li>Kennemur, J. G., Novak, B. M. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032386111001601">Advances in polycarbodiimide chemistry.</a> Polymer. 52, 1693-1710 (2011).</li>
<li>Arnold, L., Marx, A., Thiele, C. M., Reggelin, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polyguanidines+as+Chiral+Orienting+Media+for+Organic+Compounds%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Eur.+J%22%5BJournal%5D)">Polyguanidines as Chiral Orienting Media for Organic Compounds.</a> Chem. Eur. J. 16, 10342-10346 (2010).</li>
<li>Kennemur, J. G., Clark, J. B., Tian, G., Novak, B. M. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ma902657d">A New, More Versatile, Optical Switching Helical Polycarbodiimide Capable of Thermally Tuning Polarizations ±359°.</a> Macromolecules. 43, 1867-1873 (2010).</li>
<li>Kim, J., Novak, B. M., Waddon, A. J. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ma0493527">Liquid Crystalline Properties of Polyguanidines.</a> Macromolecules. 37, 8286-8292 (2004).</li>
<li>Budhathoki-Uprety, J., Peng, L., Melander, C., Novak, B. M. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/mz200116k">Synthesis of Guanidinium Functionalized Polycarbodiimides and Their Antibacterial Activities.</a> ACS Macro Lett. 1, 370-374 (2012).</li>
<li>Helical Polycarbodiimide Cloaking of Carbon Nanotubes Enables Inter-Nanotube Exciton Energy Transfer Modulation. PCT Int. Appl. , WO 2016028636 A1 20160225 (2016).</li>
<li>Budhathoki-Uprety, J., Jena, P. V., Roxbury, D., Heller, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Helical+Polycarbodiimide+Cloaking+of+Carbon+Nanotubes+Enables+Inter-Nanotube+Exciton+Energy+Transfer+Modulation%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Helical Polycarbodiimide Cloaking of Carbon Nanotubes Enables Inter-Nanotube Exciton Energy Transfer Modulation.</a> J. Am. Chem. Soc. 136, 15545-15550 (2014).</li>
<li>Budhathoki-Uprety, J., Reuther, J. F., Novak, B. M. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ma301639m">Determining the Regioregularity in Alkyne Polycarbodiimides and Their Orthogonal Modification of Side Chains To Yield Perfectly Alternating Functional Polymers.</a> Macromolecules. 45, 8155-8165 (2012).</li>
<li>Budhathoki-Uprety, J., Novak, B. M. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ma200960e">Synthesis of Alkyne-Functionalized Helical Polycarbodiimides and their Ligation to Small Molecules using Click and Sonogashira Reactions.</a> Macromolecules. 44, 5947-5954 (2011).</li>
<li>Wu, Z. -Q., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2013/PY/c3py00708a#!divAbstract">One pot synthesis of a poly(3-hexylthiophene)-b-poly(quinoxaline-2,3-diyl) rod-rod diblock copolymer and its tunable light emission properties.</a> Polym. Chem. 4, 4588-4595 (2013).</li>
<li>Barkey, N. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+of+Melanoma-Targeted+Polymer+Micelles+by+Conjugation+of+a+Melanocortin+1+Receptor+%28MC1R%29+Specific+Ligand%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Med.+Chem%22%5BJournal%5D)">Development of Melanoma-Targeted Polymer Micelles by Conjugation of a Melanocortin 1 Receptor (MC1R) Specific Ligand.</a> J. Med. Chem. 54, 8078-8084 (2011).</li>
<li>Kulikov, O. V., et al. <a target="_blank" href="http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.macromol.5b00407">Characterization of Fibrous Aggregated Morphologies and Other Complex Architectures Self-Assembled from Helical Alkyne and Triazole Polycarbodiimides (R)- and (S)-Families in the Bulk and Thin Film.</a> Macromolecules. 48, 4088-4103 (2015).</li>
<li>Kulikov, O. V., Siriwardane, D. A., McCandless, G. T., Mahmood, S. F., Novak, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-assembly+studies+on+triazolepolycarbodiimide-g-polystyrene+copolymers%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">Self-assembly studies on triazolepolycarbodiimide-g-polystyrene copolymers.</a> Polymer. 92, 94-101 (2016).</li>
<li>Min, N. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anisotropic+Microparticles+Created+by+Phase+Separation+of+Polymer+Blends+Confined+in+Monodisperse+Emulsion+Drops%5BTitle%5D)+AND+%22Langmuir%22%5BJournal%5D)">Anisotropic Microparticles Created by Phase Separation of Polymer Blends Confined in Monodisperse Emulsion Drops.</a> Langmuir. 31, 937-943 (2015).</li>
<li>Wang, B., Shum, H. C., Weitz, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+of+Monodisperse+Toroidal+Particles+by+Polymer+Solidification+in+Microfluidics%5BTitle%5D)+AND+%22ChemPhysChem%22%5BJournal%5D)">Fabrication of Monodisperse Toroidal Particles by Polymer Solidification in Microfluidics.</a> ChemPhysChem. 10, 641-645 (2009).</li>
<li>Gruber, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+conductive+polymer+based+electronic+nose+for+early+detection+of+Penicillium+digitatum+in+post-harvest+oranges%5BTitle%5D)+AND+%22Mater.+Sci.+Eng.%2C+C%22%5BJournal%5D)">A conductive polymer based electronic nose for early detection of Penicillium digitatum in post-harvest oranges.</a> Mater. Sci. Eng., C. 33, 2766-2769 (2013).</li>
<li>Percec, V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Self-Assembly+of+Janus+Dendrimers+into+Uniform+Dendrimersomes+and+Other+Complex+Architectures%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Self-Assembly of Janus Dendrimers into Uniform Dendrimersomes and Other Complex Architectures.</a> Science. 328, 1009-1014 (2010).</li>
<li>Pathiranage, T. M. S. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0032386115003316">Synthesis and characterization of side-chain thermotropic liquid crystalline copolymers containing regioregular poly(3-hexylthiophene).</a> Polymer. 72, 317-326 (2015).</li>
</ol>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

En résumé, le procédé de dépôt spin-revêtement représente un moyen pratique pour générer de manière reproductible morphologies de type multiple, y compris les agrégats semblables à des fibres, des rubans, des structures semblables à des vers, des réseaux fibrillaires, en boucle des fibres, des tores, et superhelices, provenant soit polycarbodiimides alcyne ou de leurs PS dérivés respectifs (ie, polycarbodiimide- g -polystyrenes). Ainsi, la polymérisation de la coordination d&#39;insertion, avec une fon...

L&#39;hélice est un motif chiral omniprésent observé dans la nature. Les systèmes biologiques complexes et de leurs composants, tels que des protéines, des polypeptides et l&#39;ADN, utilisent tous la structure hélicoïdale en tant que moyen d&#39;exécution de tâches complexes pour des applications telles que le stockage de l&#39;information, le support de transport moléculaire des tissus et des transformations chimiques localisées. Macromolécules polymères hélicoïdaux 1 ont été une cible pour la conception de matériaux fonctionnels et composites possédant des propriétés intéressantes, ce qui a permis leur utilisation pratique dans de nombreux domaines 2, 3, 4, 5. Jusqu&#39;à présent, de nombreux t échafauds hélice 6, 7, 8, 9, ainsi que leurs motifs de structure secondaire, ont été utilisées avec succèso obtenir des résultats prometteurs, tant dans le domaine de l&#39; ingénierie physique 10, 11, 12 et dans les applications biologiques 13, 14. Les études actuelles représentent une extension logique de nos efforts antérieurs pour synthétiser optiquement polycarbodiimides alcyne actifs portant un ou deux fragments alcyne modifiables par unité de répétition 15, 16, 17. Récemment, nous avons rapporté 22 l&#39;homo- et co-polymérisation de monomères carbodiimide conduisant à des macromolécules hélicoïdaux chiraux - une famille de (R) - et (S) -polycarbodiimides avec des groupes latéraux modifiables qui offrent en outre fonctionnalisation par un CuAAC &quot;cliquez sur&quot; protocole. Br polycarbodiimides de terminaison obtenus à partir de leurs précurseurs respectifs sont éthynyle shown pour agir en tant macroinitiateurs ATRP dans la greffe -polymerization avec le styrène 23. L&#39;objectif spécifique de ce manuscrit est de fournir un guide pratique pour les caractérisations morphologiques (mesures AFM et SEM inspection) des structures secondaires formées à partir de PS-PCDs synthétisés à partir de leurs précurseurs de éthynyle correspondants à l&#39;aide d&#39; un clic protocole bien connu 21. En particulier, les détails expérimentaux, tels que le choix de solvant, la température, le procédé de dépôt, le substrat choisi pour le dépôt et la structure du polymère, se sont révélés être très important d&#39;obtenir des morphologies spécifiques (par exemple, des fibres, y compris les droitiers et sens gauchers hélicoïdaux, des nano-sphères, et nano-anneaux). Ils peuvent également être utiles pour le développement de matériaux ayant des propriétés accordables basés sur polycarbodiimides à l&#39;architecture chiral contrôlée avec précision.

<table><tbody><tr><td>styrène</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S4972-1L</td><td>réactif</td></tr><tr><td>N,N,N&prime ;,N&prime ; &prime ;,N&prime ; et prime ; - Pentaméthyldiéthylènetriamine (PMDETA)</td><td>Réactif Sigma-Aldrich</td><td>369497-250ML</td><td>Iodure</td></tr><tr><td>de cuivre(I)</td><td>Réactif Sigma-Aldrich</td><td>215554-5G</td><td>Chlorure</td>de</tr><tr><td>cuivre(I)</td><td>Alfa-Aesar</td><td>14644, réactif 5G</td><td></td></tr><tr><td>1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ène (DBU)</td><td>Réactif Sigma-Aldrich</td><td>139009-100G</td><td></td></tr><tr><td>N,N- diméthylformamide (DMF)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>227056-100mL</td><td>solvant</td></tr><tr><td>Tétrahydrofurane (THF)</td><td>Acros-Organics</td><td>B0320346</td><td>solvant</td></tr><tr><td>Chloroforme</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>372978-100mL</td><td>solvant</td></tr><tr><td>Méthanol</td><td>Fisher-Chemical</td><td>A411-20</td><td>solvant</td></tr><tr><td>20 mL flacons à scintillation en verre</td><td>Cole-Palmer</td><td>UX-08918-03</td><td>verrerie</td></tr><tr><td>Flacons 1-Dram (15 x 45 mm)</td><td>Kimble-Chase</td><td>KIM-60965D-1</td><td>verrerie</td></tr><tr><td>Filtre seringue 13 mm avec 0,45 &micro ; m Membrane PTFE</td><td>VWR International</td><td>28145-493</td><td>filtre à membrane</td></tr><tr><td>Disques de plaquettes de silicium (25,4 &plusmn ; 0,5 mm)</td><td>Wafer World, Inc</td><td>S076453</td><td>substrat AFM</td></tr><tr><td>Corning Agitateur/Plaque chauffante</td><td>Plaque chauffante</td><td>PC-420</td><td>dispositif de chauffage</td></tr><tr><td>mono-étage Unilab mBraun boîte à gants</td><td>Unilab</td><td>12-109</td><td>Boîte à gants</td></tr><tr><td>Nanoscope IV-Multimode Veeco AFM-machine</td><td>Veeco</td><td>3100 Dimension V Microscope à sonde atomique</td><td>AFM</td></tr></tbody></table>

morphologies auto-assemblage obtenu à partir hélicoïdaux polycarbodiimide copolymères et leurs dérivés triazole

Self-assembling Morphologies Obtained from Helical Polycarbodiimide Copolymers and Their Triazole Derivatives

Une méthode facile pour la préparation de structures secondaires à base de polycarbodiimide (par exemple, nano-anneaux, &quot;cratères&quot; , des fibres, des fibres en boucle, réseaux fibreux, des rubans, des agrégats semblables à des vers, des structures toroïdales, et les particules sphériques) est décrite. Ces agrégats sont morphologiquement influencées par des interactions hydrophobes à chaîne latérale à chaîne latérale extensives des brins de polycarbodiimide singulier, comme déduit par microscopie à force atomique (AFM) et la microscopie électronique à balayage (MEB) des techniques. Polycarbodiimide- copolymères g de -polystyrène (PS-PCD) ont été préparés par une combinaison de méthodes de synthèse, y compris la polymérisation de coordination d&#39;insertion, de cuivre (I) catalysées azoture cycloaddition alcyne (CuAAC) &quot;cliquez sur&quot; la chimie, et transfert d&#39;atome radicalaire (ATRP ). PS-PCDs ont été trouvés pour former des architectures toroïdaux spécifiques à des concentrations faibles dans CHCl 3. Afin de déterminer l&#39;influence d&#39;un milieu solvant plus polaire ( par exemple, </em&gt; THF et THF / EtOH) sur le comportement d&#39;agrégation de polymère, un certain nombre de composites PS-PCD représentatifs ont été testés pour montrer des particules sphériques de concentration-dépendante discrètes. Ces études fondamentales sont d&#39;un intérêt pratique pour l&#39;élaboration de procédures expérimentales pour les architectures souhaitables par dirigées auto-assemblage en couche mince. Ces architectures peuvent être exploités en tant que vecteurs de médicaments, tandis que d&#39;autres résultats morphologiques représentent un certain intérêt dans le domaine des matériaux fonctionnels nouveaux.

La figure 1 (panneau supérieur) représente BINOL (R) - ou (S) -titane (IV) , la polymérisation de coordination-insertion de catalyseur à médiation conduisant à la (R) - et (S) de -series ethynylpolycarbodiimides avec un rapport de modification de la répétition unités (c. -à- aryl- et alcyne aryl). Des monomères et des catalyseurs ont été obtenus comme décrit par ailleurs 18. Les deux (R) - et <...

Ici, nous présentons un protocole pour préparer et visualiser les structures secondaires (par exemple, des fibres, des architectures toroïdaux et nano-sphères) dérivées de polycarbodiimides hélicoïdaux. La morphologie caractérisée à la fois par microscopie à force atomique (AFM) et la microscopie électronique à balayage (SEM) a montré dépendre de la structure moléculaire, la concentration et le solvant de choix.

Morphologies auto-assemblage obtenu à partir hélicoïdaux polycarbodiimide Copolymères et leurs dérivés triazole

A facile method for the preparation of polycarbodiimide-based secondary structures (e.g., nano-rings, &#34;craters,&#34; fibers, looped fibers, fibrous ...

L’objectif général de ce protocole est de démontrer une approche synthétique rationnelle des polycarbodiimides hélicoïdaux portant des groupes pendants modifiables et de visualiser les structures secondaires assemblées à partir de ceux-ci au moyen de la microscopie à force atomique. Ces études sont particulièrement intéressantes pour développer des procédures expérimentales pour la préparation d’architectures souhaitables. Ces architectures peuvent ensuite être exploitées comme capteurs potentiels, commutateurs optiques ou applications biomédicales.Le principal avantage de cette technique est qu’elle peut être facilement appliquée à différents échafaudages de polycarbodiimide pour réaliser des assemblages spécifiques, tels que des beignets, des rubans, des fibres, des superhélices, des sphères, etc. L’implication de cette technique s’étend à l’utilisation d’un échafaudage polycarbodiimide hélicoïdal comme vecteurs potentiels de médicaments. Parce que ces micromolécules festives s’auto-assemblent en une architecture unique de manière contrôlable.Pour commencer cette procédure, ajoutez un gramme de monomère ET et 0,894 gramme de monomère de pH dans un flacon à scintillation propre de 20 millilitres contenant une barre d’agitation magnétique dans une boîte à gants. Ensuite, ajoutez 0,018 gramme de catalyseur BINOL dans le flacon à scintillation. Ajoutez environ trois à cinq millilitres de chloroforme anhydre et remuez doucement pour dissoudre le monomère et le catalyseur.Après avoir bouché le flacon, laissez le mélange réactionnel remuer pendant la nuit à 25 degrés Celsius. Dissoudre à nouveau le polymère dans cinq à dix millilitres de chloroforme et le précipiter dans 250 millilitres de méthanol pour éliminer le catalyseur résiduel. Ensuite, séchez le précipitant sous vide poussé pendant 24 heures pour éliminer le méthanol.Dans la boîte à gants, ajoutez cinq millilitres de THF anhydre et une barre d’agitation magnétique à un flacon à scintillation contenant 0,25 gramme de composition de phénol R 50 ethynol 50. Ensuite, ajoutez 0,146 gramme de l’amide souhaité dans le flacon à scintillation. Ensuite, ajoutez 0,022 gramme de catalyseur d’iodure de cuivre dans le flacon à scintillation.Laisser la solution remuer pendant deux minutes pour former une suspension homogène. Maintenant, ajoutez 0,713 gramme de DBU à la suspension homogène et laissez-la remuer pendant deux heures à 25 degrés Celsius. La réaction cyclique doit être menée pendant deux heures.Un temps de réaction long doit être évité pour éviter la formation de gels durs, tels que les solvants organiques insolubles insolubles. Après avoir retiré le flacon de la boîte à gants, retirez le barreau d’agitation magnétique et injectez la solution verdâtre semblable à un gel dans 250 millilitres de méthanol froid, contenant 0,5 millilitre de DBU. Récupérez le polymère de triazole formé par filtration à l’aide d’un entonnoir fritté de 15 millilitres et lavez-le une fois avec 250 millilitres de méthanol.Après avoir répété la purification, séchez le produit de la réaction de clic sous vide poussé pendant 24 heures pour éliminer le méthanol. Dans la boîte à gants, mélangez 0,029 gramme de catalyseur au chlorure de cuivre avec 0,1 gramme de macro-initiateur dans un flacon à scintillation contenant 0,101 gramme de PMDETA. Après avoir ajouté une barre d’agitation magnétique dans le flacon, ajoutez 1,51 gramme de styrène fraîchement distillé.Ensuite, ajoutez environ 12 millilitres de toluène anhydre pour dissoudre les réactifs. Une fois le flacon scellé et retiré de la boîte à gants, plongez-le dans un bain d’huile et augmentez la température. Agitez le mélange réactionnel à la température souhaitée pendant 12 heures dans une hotte.Après avoir retiré le barreau d’agitation magnétique, versez le mélange réactionnel dans 250 millilitres de méthanol froid, contenant 0,5 millilitre de DBU. Ensuite, récupérez les flocons formés par filtration, à l’aide d’un entonnoir fritté de 15 millilitres, et lavez le matériau une fois avec environ 50 millilitres de méthanol froid. Filtrer chaque solution mère polymère à travers un filtre à seringue PTFV de 0,45 micromètre avant de la déposer sur une plaquette de silicium.Immédiatement après avoir déposé 200 microlitres d’échantillon sur la plaquette de silicium, utilisez une machine de revêtement par centrifugation pour couvrir toute la surface de la plaquette d’un film polymère uniforme pour les mesures AFM. La polymérisation par insertion de coordination médiée par catalyseur en titane BINAL R ou S conduisant aux séries R et S de polycarbodiimides est illustrée ici. La synthèse des polycarbodiimides de triazole utilisés comme macro-initiateurs dans la réaction ATRP pour produire des polycarbodiimides-g-polystyrènes, ou PSPCDs est présentée ici.Les macromolécules peuvent s’auto-assembler en un film mince pour former une variété d’architectures supermoléculaires complexes, telles que des fibres, des fibres en boucle, des superhélices, des réseaux fibreux, des rubans, des agrégats ressemblant à des vers, des structures toroïdales et des cratères. Un modèle moléculaire du macro-initiateur du triazole est présenté ici. Les images AFM des PCD alcynes confirment la formation de morphologies semblables à celles des fibres.En général, la dilution des solutions mères a entraîné une diminution de la taille des morphologies agrégées formées. Les morphologies formées à partir de PSPCD, enrobées de phosphate à partir de stock de chloroforme, sont présentées ici. Contrairement aux comportements d’agrégation des polycarbodiimides alcynes dans le chloroforme, l’examen des PSPCD a révélé à la fois des assemblages en forme de cratère et des architectures choroïdiennes de taille nanométrique comme motifs prédominants.Des images AFM de PSPCD indiquant la formation de nanosphères discrètes lors de l’application d’un système de solvant unique ou binaire pour le dépôt d’échantillons, avec des tailles de particules dépendantes de la concentration, sont présentées ici. L’assemblage des macromolécules individuelles en nanoparticules sphériques correspondant étroitement aux morphologies mesurées par MEB est présenté ici. Remarquablement, les agrégats de plus grande taille du micron peuvent être compromis par des nanoparticules individuelles agglomérées ensemble.La méthode de spin-coating représente un moyen pratique de créer de manière reproductible plusieurs morphologies de types, y compris des fibres, des superhélices, des architectures en forme de beignet, des microsphères, à base de polycarbodiimides d’éthylol et de leurs dérivés de polystyrène respectifs. Lors de la préparation de films de polycarbodiimide sur des plaquettes de silicium, il faut les faire sécher à l’air libre pendant quelques heures pour l’imagerie AMF. Cette fois, nous faciliterons l’auto-organisation de ces macromolécules vers des morphologies identifiables spécifiques.Et une conclusion pratique importante des études est que la formation des structures secondaires est fortement influencée par la concentration et le solvant. À la suite de cette procédure, d’autres méthodes, telles que la MET, le MEB et la DRPH, peuvent être effectuées. Cela nous permet de poser des questions supplémentaires liées à la structure des polycarbodiimides hélicoïdaux.Notre objectif est de développer des matériaux avec des architectures kyro contrôlées avec précision et des propriétés accordables. Les applications futures de cette méthode, en ce qui concerne les polycarbodiimides, pourraient inclure le développement de capteurs kyro ou la construction d’agrégats sphériques comme supports pour l’administration de médicaments. De plus, nous pouvons concevoir de nouveaux échafaudages moléculaires qui possèdent des microstructures définies présentant des propriétés de commutation kyro-optiques intéressantes

self-assembling-morphologies-obtained-from-helical-polycarbodiimide

Research

Recherche

JoVE Journal

Chemistry

Chimie

Un simple et générale méthode manuelle synthèse peptoïde impliquant l'équipement de base et de réactifs disponibles dans le commerce est présenté, permettant peptoïdes pour être facilement synthétisée dans la plupart des laboratoires. La synthèse, la purification et la caractérisation d'une 36mer peptoïde amphiphile est décrite, ainsi que son auto-assemblage en très ordonnée nanofeuillets.

Synthèse Submonomer en phase solide de polymères et de leurs peptoïde auto-assemblage dans le hautement ordonné nanofeuillets

Le but de cette expérience est de déterminer et de contrôler la taille, la forme et la stabilité de l'auto-assemblés amphiphiles discotiques dans l'eau. Pour aqueuses à base de polymères supramoléculaires un tel niveau de contrôle est très difficile. Nous appliquons une stratégie en utilisant les deux interactions répulsives et attractives. Les techniques expérimentales appliquées pour caractériser ce système sont largement applicables.

Contrôle de la taille, la forme et la stabilité des polymères supramoléculaires dans l&#39;eau

Ce document décrit la formation de structures à base de peptides hautement ordonnés par le processus spontané d'auto-assemblage. Le procédé utilise des peptides disponibles dans le commerce et l'équipement de laboratoire commun. Cette technique peut être appliquée à une grande variété de peptides et peut conduire à la découverte de nouveaux assemblages à base de peptides.

Formation de structures ordonnées biomoléculaires par l&#39;auto-assemblage de peptides courts

Ici, nous présentons un protocole pour synthétiser un composé organique complexe constitué de trois unités polycycliques non planes, assemblé facilement avec des rendements raisonnables.

Préparation d&#39;un Hexahelicene corannulène-fonctionnalisé par du cuivre (I) catalysées Acétylène-azoture cycloaddition de parts non planaire polycycliques

Cet article décrit un procédé de production de nanoparticules polymères auto-assemblées en utilisant la polymérisation par dispersion médiée par la lumière visible. L’utilisation de la lumière visible à faible énergie pour contrôler la polymérisation permet la formation reproductible de micelles auto-assemblées ressemblant à des vers à haute teneur en solides.

Synthèse Facile de micelles Worm-like par lumière visible Mediated Dispersion Polymérisation En utilisant photoredox Catalyst

Les protocoles sont décrits pour la fabrication des hydrogels biodégradables thermoresponsive basés sur hydrazone réticulation de polymères oligomères sur la balance en vrac a petite Echelle, échelle nanométrique et ce dernier pour la préparation de nanoparticules de gel et de nanofibres.

Fabrication des Thermoresponsive Hydrogels dégradable sur plusieurs échelles de longueur par Extrusion réactive, microfluidique, auto-assemblage et électrofilage

Un protocole pour la synthèse et la caractérisation du mouvement diffusif de polymères cycliques au niveau molécule unique est présenté.

Synthèse des polymères cycliques et caractérisation de leur mouvement Diffusive dans l&#39;État Melt à la molécule unique Level

Un protocole pour la synthèse d’un 1, 2-dithiolane modifiée peptide et la caractérisation des structures supramoléculaires résultant de la peptide auto-assemblage.

Synthèse et caractérisation de 1, 2-Dithiolane modifiée Peptides auto-assemblage

L'auto-assemblage piloté par la cristallisation (CDSA) montre la capacité unique de fabriquer des nanostructures cylindriques de distributions de longueur étroite. La polymérisation organocatalysée d'ouverture d'anneau de la caprolactone et les extensions suivantes de chaîne du méthacrylate de méthyle et de l'acrylamide de N,N-dimethyl sont démontrées. Un protocole CDSA vivant qui produit des cylindres monodisperse jusqu'à 500 nm de longueur est décrit.

Synthèse de nanoparticules cylindriques monodispersées par l'auto-assemblage de copolymères de blocs biodégradables

Un protocole est présenté pour la synthèse d’oligomères peptoïdes codés par l’information et pour l’auto-assemblage séquencé de ces peptoïdes en échelles moléculaires utilisant des amines et des aldéhydes comme paires de réactifs covalentes dynamiques et Lewis acidité de la terre rare les trigoles métalliques en tant que réactifs multirôles.

Synthèse de Peptoïdes porteurs d’informations et de leur auto-assemblage dynamique covalent dirigé par séquence

Ici, nous décrivons les protocoles pour la préparation des cyclooctènes fusionnés trans-cyclobutane (tCBCO), leur polymérisation pour préparer des polymères oléfiniques dépolymérisables et la dépolymérisation de ces polymères dans des conditions douces.  En outre, des protocoles pour la préparation de réseaux dépolymérisables et le moulage par compression de plastiques linéaires rigides basés sur ce système sont décrits.

Polymères oléfiniques dépolymérisables à base de monomères de cyclooctène à cycle fondu

Découvrez la synthèse de polycarbodiimides hélicoïdaux et la visualisation de leurs structures secondaires par microscopie à force atomique. Cette méthode permet de créer des architectures pour capteurs et vecteurs médicaux.

Morphologies auto-assemblage obtenu à partir hélicoïdaux polycarbodiimide Copolymères et leurs dérivés triazole

Explorer plus de vidéos