Name: סינתזה של מחזורי פולימרי אפיון Motion הפעפוע שלהם במדינת הממסים ברמת המולקולה הבודדה (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-09-26T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 55 s
Description: חקור את תנועת הפעפוע של פולימרים מחזוריים ברמת המולקולה הבודדה במצב מסובך. שיטה זו מאפשרת אפיון כמותי של פעפוע הטרוגני ומספקת תובנות לגבי דינמיקת פולימרים תלוית טופולוגיה.

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

עבודה זו נתמכה על ידי מענק סיוע למחקר מדעי מס' 22750122 (S.H.), מס' 26288099 (T.Y.) ומס' 23350050 (Y.T.) של האגודה היפנית לקידום המדע. S.H. אסיר תודה לקרן המדע והטכנולוגיה של היטאצ'י ע"ש קוראטה. המחקר המדווח בפרסום זה נתמך על ידי אוניברסיטת המלך עבדאללה למדע וטכנולוגיה (S.H).

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

למחברים אין מה לחשוף.

הפולימרים 4-חמושים בצורת 8 הוכנו באמצעות פרוטוקול ESA-CF (איור 1), אשר הוא שלב קריטי לסינתזה. 12,24 Monofunctional פולי ליניארי bifunctional (THF) s עם קבוצות סוף N -phenylpiperidinium היו מסונתז על פי הנוהל הקודם. 11 חילוף היונים בוצע על ידי reprecipitation של פתרון אצטון של מבשר פולימר עם counteranions triflate לתוך בתמיסה מימית המכילה כמות של carboxylate עודפת. ה...

פולימרים מחזוריים הם ייחודיים בכך שאין להם קצוות שרשרת. לעתים קרובות הם מציגים התנהגויות יוצאות דופן הנבדלות ממקביליהם הליניאריים, כולל יציבות תרמית מוגברת של מיצלות פולימריות על ידי המרה ליניארית למחזורית,1,2 וארגון מרחבי של DNA בתאי חיידקים על ידי היווצרות לולאה. 3 מאמינים כי אינטראקציות טופולוגיות בין השרשראות המחזוריות הן הגורם הקריטי להתנהגויות חריגות כאלה. 4,5 לכן, אפיון התנועה וההרפיה של פולימרים מחזוריים בתנאים שזורים הוא נושא מחקר חשוב במדע הפולימרים מזה עשרות שנים. 6
דינמיקה של פולימרים מחזוריים נחקרה באמצעות מולקולות סינתטיות וטבעיות באמצעות שיטות ניסוי ממוצעות כגון תהודה מגנטית גרעינית (NMR), פיזור אור ומדידות צמיגות. 7-9 עם זאת, מחקרים אלה סובלים לעתים קרובות ממולקולות טומאה בדגימות. 10 יתר על כן, הטרוגניות מרחבית-זמנית של תנועת מולקולות בודדות הנגרמת על ידי הטרוגניות מבנית אינהרנטית של פולימרים שזורים מוסתרת לעתים קרובות מאחורי ממוצע האנסמבל במחקרים אלה. על מנת לאפיין דינמיקה ברמה מולקולרית של פולימרים מחזוריים, יש לפתח שיטת סינתזה המספקת פולימרים מחזוריים בטוהר גבוה ושיטות ניסוי וניתוח המאפשרות אפיון כמותי של תנועה מולקולרית ברמת המולקולה הבודדת. כאן, נציג שיטה לסינתזה של פולי מחזורי ודיציקלי (THF) בטוהר גבוה המשלבים יחידת פלואורופור באמצעות תהליך הרכבה עצמית אלקטרוסטטית וקיבוע קוולנטי (ESA-CF)11-13 ושיטה לניתוח התנועה של שרשראות הפולימר הבודדות המשולבות בפלואורופור באמצעות שילוב של ניתוחי תזוזה בריבוע ממוצע (MSD) ופונקציית התפלגות מצטברת (CDF).
עיבוד נתונים נכון הוכח כחיוני לאפיון מדויק של התנועה הדיפוזית. עם ניתוחי MSD ו-CDF נאותים, נחשפה דיפוזיה מרובת מצבים של הפולימרים המחזוריים והדיציקליים בתמיסה המותכת והמדוללת למחצה של שרשראות הפולימר הליניאריות,14-16 מה שמרמז על ההשפעות המשמעותיות של המצבים הטופולוגיים של הפולימרים על התנועה הדיפוזיבית של השרשראות בתנאים שזורים. 17 בעוד שהגישות הניסיוניות והאנליטיות לאפיון התנועה של הפולימרים המחזוריים מתוארות בפרוטוקול זה, ניתן להשתמש באותה שיטה כדי לאפיין כמותית את התנועה הדיפוזיבית במערכות הטרוגניות רבות אחרות. הגישה תתאים במיוחד כאשר יש לנתח רכיבי דיפוזיה מרובים הקיימים בדגימות.

<table><tbody><tr><td><חזק>חומרים</חזק></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>THF</td><td>Godo</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Wakosil C-300</td><td>Wako תעשיות</td><td></td><td></td>כימיות טהורות</tr><tr><td>אצטון</td><td>Godo</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Toluene</td><td>Godo</td><td></td><td></td></tr><tr><td>n-Hexane</td><td>Godo</td><td></td><td></td></tr><tr><td>CHCl3</td><td>Kanto Chemical</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bio-Beads S-X1</td><td>Bio-Rad</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Methyl triflate</td><td>Nacalai Tesque</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Triflic anhydride</td><td>Nacalai Tesque</td><td></td><td></td></tr><tr><td>אשלגן הידרוקסיד</td><td>Wako Pure Chemical Industries</td><td></td><td></td></tr><tr><td>אתנול</td><td>Wako Pure Chemical Industries</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Poly( tetrahydrofuran)</td><td>Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>כלורופורם</td><td>Wako טהור תעשיות כימיות</td><td></td><td></td></tr><tr><td>שמן טבילה</td><td>Cargille</td><td>סוג 37 / סוג A</td><td></td></tr><tr><td><חזק>ציוד</חזק></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>2-צוואר 100-מ"ל בקבוק</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr> תחתון עגול <tr><td>בקבוק</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>משפך</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>נייר סינון</td><td>Whatman</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ריפלוקס מעבה</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>מזרק</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>אמבט</td><td></td><td></td><td></td>מים</tr><tr><td>מערבל</td><td></td><td></td><td></td>מגנטי</tr><tr><td>מאייד</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>סיבובי מיקרוסקופ פתקי כיסוי (24 x 24 מ"מ, מס' 1)</td><td></td> צנצנת מכתים <td>מזכוכית CO22241</td><td></td>מטסונאמי</tr><tr><td></td><td>AS ONE Corporation</td><td>1-7934-01</td><td></td></tr><tr><td>מנקה אולטרסאונד</td><td>VWR International&nbsp;</td><td>142-0047</td><td></td></tr><tr><td>מיקרוסקופ הפוך</td><td>אולימפוס</td><td>IX71</td><td></td></tr><tr><td>לייזר יון Ar-Kr</td><td>קוהרנטי</td><td>Innova 70C</td><td></td></tr><tr><td>מפצה ברק</td><td>ניופורט</td><td>5540</td><td></td></tr><tr><td>מסנן עירור</td><td>Semrock</td><td>LL01-488-12.5</td><td></td></tr><tr><td>מראה דיכלורית</td><td>אומגה אופטית</td><td>500DRLP</td><td></td></tr><tr><td>מסנן פליטה</td><td>Semrock</td><td>BLP01-488R-25</td><td></td></tr><tr><td>עדשה ומראה</td><td>Thorlabs</td><td></td><td></td></tr><tr><td>EM-CCD מצלמה</td><td>Andor Technology</td><td>iXon</td><td></td></tr><tr><td>עדשת אובייקט (100X, NA = 1.3)</td> <td>Olympus</td><td>UPLFLN 100XOP</td><td></td></tr><tr><td>מחמם אובייקטיבי</td><td>Bioptechs</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Preparative GPC</td><td>יפן תעשייה אנליטית</td><td>LC-908</td><td></td></tr></tbody></table>

סינתזה של מחזורי פולימרי אפיון motion הפעפוע שלהם במדינת הממסים ברמת המולקולה הבודדה

Synthesis of Cyclic Polymers and Characterization of Their Diffusive Motion in the Melt State at the Single Molecule Level

אנו מדגימים שיטה לסינתזה של פולימרים מחזוריים ופרוטוקול לאפיון תנועתם הדיפוזיבית במצב התכה ברמת המולקולה הבודדת. תהליך הרכבה עצמית אלקטרוסטטית וקיבוע קוולנטי (ESA-CF) משמש לסינתזה של הפולי המחזורי (טטרהידרופורן) (פולי (THF)). התנועה הדיפוזיבית של שרשראות פולימר מחזוריות בודדות במצב התכה מודגמת באמצעות הדמיית פלואורסצנציה של מולקולה בודדת על ידי שילוב יחידת פלואורופור בשרשראות המחזוריות. התנועה הדיפוזיבית של השרשראות מאופיינת כמותית באמצעות שילוב של ניתוח תזוזה ממוצעת בריבוע (MSD) וניתוח פונקציית התפלגות מצטברת (CDF). הפולימר המחזורי מציג דיפוזיה מרובת מצבים הנבדלת ממקבילו הליניארי. התוצאות מדגימות כי ניתן לחשוף את ההטרוגניות הדיפוזיה של פולימרים שלעתים קרובות מוסתרת מאחורי ממוצע אנסמבל על ידי סינתזה יעילה של הפולימרים המחזוריים באמצעות תהליך ESA-CF וניתוח כמותי של התנועה הדיפוזיבית ברמת המולקולה הבודדת באמצעות ניתוחי MSD ו-CDF.

Perylene diimide-משולב 4 כוכבים-חמושים ו -8 בצורת פולי dicyclic (THF) s היו מסונתז באמצעות הרכבה עצמית אלקטרוסטטי וקיבוע קוולנטי (ESA-CF) תהליך (איור 1, איור 2). תמונות הקרינה מולקולה בודדת זמן לשגות נמדדו עבור (איור 3 א) 4-חמושים בצורת 8 (איור 3B) פולימרים. התמונות הקרינה זמן לשגות (איור 3) להראות מבודד מרחבית כתמים בהירים וחדים בשל איחוד של fluorophore perylene d...

פרוטוקול עבור הסינתזה והאפיון של תנועת diffusive של פולימרים מחזוריים ברמת המולקולה הבודדה מוצג.

סינתזה של מחזורי פולימרי אפיון Motion הפעפוע שלהם במדינת הממסים ברמת המולקולה הבודדה

We demonstrate a method for the synthesis of cyclic polymers and a protocol for characterizing their diffusive motion in a melt state at the single ...

המטרה הכללית של ניסוי זה היא לאפיין תנועה דיפוזיונית של פולימרים טופולוגיים, ובמיוחד פולימרים מעגליים, בתנאים של שזירה (entangled conditions) ברמת המולקולה הבודדת. שיטה זו יכולה לסייע במתן מענה לשאלות מפתח בתחום הפיזיקה של פולימרים, כגון דינמיקה מרחבית-זמנית של פולימרים התלויה בטופולוגיה. היתרון המרכזי של טכניקה זו הוא שניתן לאפיין באופן כמותי דיפוזיה הטרוגנית ברמת השיישר הבודד, דבר שבדרך כלל מוסתר ברמות מסוימות.כדי להתחיל בפרוצדורה זו, המססו מלח perylene diimide ב-150 milliliters של מים, ולאחר מכן המססו poly(THF) monofunctional ב-4 millimeters של acetone. הוסיפו את תמיסת ה-acetone טיפה אחר טיפה לתמיסה המימית תחת ערבול נמרץ. אספו את המשקע שנוצר באמצעות סינון בוואקום.בשלב הבא, הכין תמיסה של המשקע בטולואן בריכוז של 5 mg/mL. בשל את התמיסה בריפלוקס למשך ארבע שעות. לאחר קירור התמיסה, הסר לחלוטין את הממיס תחת לחץ מופחת באמצעות אידוי סיבובי (rotary evaporation).עם סיום הפעולה, המסס את השארית בתערובת של n-hexane:acetone ביחס של 2:1 וסנן את התמיסה שהתקבלה דרך פלאג של silica gel. לאחר מכן, הוסף את התמיסה המסוננת למים קרים מאוד (בטמפרטורת קרח) כדי להשקיע את המוצר. להכנת דגימת נמס הפולימר, הוסף 100 µL של poly(THF) ליניארי לא מסומן לבקבוקר זכוכית וחמם אותו לטמפרטורה של כ-25 °C באמצעות מייבש שיער.הכינו תמיסה בריכוז 10⁻⁶ מולארי של תמיסת פולימר המכילה פלואורופור בתוך כלורופורם. לאחר מכן, הוסיפו מיקרוליטר אחד מתמיסה זו ל-100 מיקרוליטר של נתיך poly(THF) ליניארי שאינו מסומן. לאחר ערבוב יסודי של הדגימה באמצעות טיפ פפיטה, האדיפו את הכלורופורם על ידי חימום באמצעות מייבש שיער.בעזרת מיקרו-פיפט, העבירו 10 µL של הדגימה על זכוכית כיסוי נקייה. הניחו זכוכית כיסוי נקייה נוספת על הדגימה ולחצו בעדינות את שתי זכוכיות הכיסוי זו אל זו בעזרת פינצטה מפלסטיק. לאחר מכן, חברו מחמם עדשה לעדשת העדשה של מיקרוסקופ הפוך והגדירו את הטמפרטורה ל-30 °C.הניחו טיפה אחת של שמן טבילה (immersion oil) על העדשה והניחו את הדגימה על משטח המיקרוסקופ. ודאו ש cliche עובי הדגימה הוא כ-10 micrometers על ידי בדיקת המיקום הצירים של פני השטח התחתונים והעליונים של הדגימה. לאחר מכן,כוון את הפוקוס של המיקרוסקופ למספר micrometers מעל פני השטח התחתונים של הדגימה.לאחר מכן, החילו הגברה של הכפלה אלקטרונית (EM gain) במצלמת CCD כדי לקבל תמונה פלואורסצנטית באיכות גבוהה של פלואורופור בודד. כעת הגדירו אזור עניין (region of interest) באמצעות התוכנה השולטת במצלמה. כדי למקסם את התנאים הניסיוניים, התאימו את שטח ההארה של הדגימה לקוטר של בערך 20 micrometers באמצעות הדיאפרגמה המותקנת במסלול קרן העירור.כווננו את הספק לייזר העירור בדגימה לארבעה עד שמונה מיליווואט, על ידי בחירה ידנית של מסנן צפיפות ניטרלית (neutral density filter) מתאים המוכנס לנתיב קרן העירור. לבסוף, הקליטו 500 עד 1000 רצפי תמונות פלואורסצנציה של הפולימר המשלב פלואורופור במצב מותך, בקצב דגימה של 100 עד 200 הרץ. תמונות פלואורסצנציה של מולקולה בודדה בשיטת Time-lapse נמדדו עבור הפולימרים בעלי ארבע זרועות ועבור הפולימרים בצורה של שמינית, והן מראות נקודות בהירות וחדות המבודדות מרחבית, כתוצאה משילוב הפלואורופור perylene diimide בעל הפלואורסצנציה הגבוהה בתוך השלשלאות.היסטוגרמות התדירות של מקדם הדיפוזיה שנקבע באמצעות ניתוח של ההעתק המרובע הממוצע מציגות התפלגויות רחבות הנובעות הן מהשגיאה הסטטיסטית של הניתוח והן מההטרוגניות של הדיפוזיה. היסטוגרמות התדירות מראות סטיות ברורות ממודל הדיפוזיה ההומוגנית, דבר המעיד על דיפוזיה הטרוגנית של מולקולות הפולימר. מודלי הגאוסיאני הבודד והכפול מתאימים היטב לפונקציות ההתפלגות המצטברת שהתקבלו בניסוי, ומדגימים כי הדיפוזיה של הפולימר שנוצר מתוארת על ידי התפלגות רחבה של מקדם הדיפוזיה, בעוד שהפולימר בעל הצורה שמונית מציג שני מצבי דיפוזיה מובחנים.ברגע שהתהליך נלמד היטב, ניתן לבצע את סינתזת הפולימרים בשישה שעות ואת ניסוי הטבילה של מולקולה בודדת במספר שעות, במידה והם מבוצעים כראוי. לאחר פיתוחה, סללה טכניקה זו את הדרך עבור חוקרים בתחום מדע הפולימרים לחקור דינמיקה של פולימרים בסביבות צפופות. לאחר צפייה בסרטון זה, תהיה לכם הבנה טובה לגבי האופן שבו מאפיינים תנועה דיפוזית של פולימרים טופולוגיים בתנאי שזירה ברמת שרשרת בודדת.יש לזכור כי עבודה עם לייזרים וממיסים אורגניים עלולה להיות מסוכנת ביותר, ויש לנקוט תמיד באמצעי זהירות כגון בטיחות לייזר ובחינת ה-MSDS בעת ביצוע פרוצדורה זו.

synthesis-cyclic-polymers-characterization-their-diffusive-motion

Research

JoVE Journal

Chemistry

כימיה

פילמור ממטרים ללא עוררה מספק גישה אבי טיפוס ודגמים, לשחזור לסינתזה של פולי גירויים רגיש (-isopropylacrylamide N) microgels של התפלגות גודל הצרה. בסינתזה בפרוטוקול זה, אפיון פיזור אור ומעקב קרינת חלקיק בודד של microgels אלה או בהתקנה של מיקרוסקופיה רחב בתחום הם הפגינו.

סינתזה מבוקרת מעקב הקרינה של פולי אחיד מאוד (<em&gt; N</em&gt; -isopropylacrylamide) Microgels

כאן, אנו מציגים פרוטוקול להכין ולדמיין מבנים משניים (כגון סיבים, ארכיטקטורות טבעתיות, ו-תחומי ננו) נגזרים polycarbodiimides סליל. מורפולוגיה מאופיין הן במיקרוסקופ כוח אטומי (AFM) מיקרוסקופ אלקטרונים סורק (SEM) הוצגה תלוי המבנה המולקולרי, ריכוז, ואת ממס של בחירה.

מורפולוגיה הרכבה עצמיות המתקבלות סליל Polycarbodiimide קופולימרים ונגזר triazole שלהם

שיטה לשילוב עצמי מושרה-הייבוש של biopolymers megamolecular על ממשק הגבישים-נוזלי אוויר מסופקת כאן. מתודולוגיה זו תהיה שימושית לא רק להבנת הפוטנציאלים מקרוסקופית של biopolymers, אלא גם כשיטת הערכה לחומרים רכים בתחומי ביו וסביבתיים.

שיטות העצמי הוא השילוב של Biopolymers Megamolecular על ממשק האוויר-LC הייבוש

מאמר זה מתאר את תהליך microfluidic והפרמטרים להכין הגורמים חלקיקי אלסטומרים גבישי נוזלי. תהליך זה מאפשר הכנת הגורמים חלקיקי, הווריאציות של הגודל והצורה שלהם (מתוך ליבה גולגלת כדי חריפה prolate,-קליפה, מורפולוגיות ג'אנוס) כמו גם סדר הגודל של הופעה.

Microfluidic הכנת Elastomer גבישי נוזלי מפעילים

המטרה של פרוטוקול זה היא ליזום הפלמור באמצעות איגרות החוב הדינמיות של הגופרית בטמפרטורה קלה (90 ° c) ללא שימוש בממיסים. Terpolymers מאופיינים על ידי GPC, DSC ו 1H nmr, נבדק עבור שינויים מסיסות.

סינתזה של טרפולימרים בטמפרטורות מתונות באמצעות קשרי גופרית דינמיים ב פולי (בנזין)

הרכבה עצמית מונחית התגבשות (CDSA) מציגה את היכולת הייחודית לייצור מבנים ננו-רובוטים של הפצות באורך צר. הטבעת האורגניטיבית פותחת את הε-הקרניים והרחבות השרשרת העוקבות של מתיל מתיונין ו- n, מומחש n-dimethyl תיל אקרילאמיד. פרוטוקול CDSA חי אשר מייצרת גלילים של עד 500 ננומטר באורך מחולקת לרוחב.

סינתזה של חלקיקים מונוטהתפזר גלילי באמצעות התגבשות עצמית מונחה-הרכבה של סופולימרים מתכלים לחסום

כאן אנו מתארים פרוטוקולים להכנת ציקלוקטנים מתמזגים טרנס-ציקלובוטאן (tCBCO), פילמור שלהם להכנת פולימרים אולפיניים הניתנים לדה-פולימר, ודה-פולימריזציה של פולימרים אלה בתנאים מתונים.  בנוסף, מתוארים פרוטוקולים להכנת רשתות depolymerizable ודחיסה של פלסטיק ליניארי קשיח המבוסס על מערכת זו.

פולימרים אולפיניים הניתנים לדה-פולימריזציה על בסיס מונומרים ציקלואוקטן בעלי טבעת מתמזגת

בידוד ואפיון של תחום שומנים בדם של lipopolysaccharide (LPS) מחיידקי גרם שלילי מספק תובנה מנגנוני תא שטח על בסיס של עמידות לאנטיביוטיקה, הישרדות והכושר בקטריאלי, ואיך כימי שומנים מגוונים מינים מולקולריים דיפרנציאלי לווסת תגובות חיסוניים מולדים מארחות.

בידוד ואפיון כימי ליפידים מחיידקים גראם שליליים

אורגני חיבור פפטיד שיישונים (PTAs) הוא superfamily של peptidomimetics שכולל, אך אינם מוגבלים לפפטידים, peptoids ופפטידים מפוגלים-N. כאן אנו מתארים שיטה סינתטית המשלבת את שניהם מפוצלת וברכה ואסטרטגיות תת מונומר לסנתז ספרייה חד מתחם אחד אגל PTAs.

סינתזה מפוצלת וברכה ואפיון של הספרייה אמידה השלישון פפטיד

פרוטוקול זה מתאר את השימוש של תגובות צימוד אמיד של חומצה וdiaminoalkanes isonicotinic כדי ליצור ligands הגישור המתאים לשימוש בסינתזה של מתחמי פלטינה multinuclear, המשלבים היבטים של התרופות נגד סרטן BBR3464 וpicoplatin.

תגובה אמידה צימוד לסינתזה של ligands מבוסס Bispyridine וcomplexation לפלטינה כסוכנים נגד סרטן Dinuclear

חקור את תנועת הפעפוע של פולימרים מחזוריים ברמת המולקולה הבודדה במצב מסובך. שיטה זו מאפשרת אפיון כמותי של פעפוע הטרוגני ומספקת תובנות לגבי דינמיקת פולימרים תלוית טופולוגיה.

סינתזה של מחזורי פולימרי אפיון Motion הפעפוע שלהם במדינת הממסים ברמת המולקולה הבודדה

גלה סרטונים נוספים