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

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