מורפולוגיה הרכבה עצמיות המתקבלות סליל Polycarbodiimide קופולימרים ונגזר triazole שלהם

המטרה הכוללת של פרוטוקול זה היא להדגים גישה סינתטית רציונלית לפוליקרבודימידים סליליים הנושאים קבוצות תליון הניתנות לשינוי ולדמיין את המבנים המשניים המורכבים מהם באמצעות מיקרוסקופ כוח אטומי. מחקרים אלה מעניינים במיוחד לפיתוח נהלים ניסיוניים להכנת ארכיטקטורות רצויות. לאחר מכן ניתן לנצל ארכיטקטורות אלו כחיישנים פוטנציאליים, מתגים אופטיים או יישומים ביו-רפואיים.

היתרון העיקרי של טכניקה זו הוא שניתן ליישם אותה בקלות על פיגומי פוליקרבודימיד שונים ליצירת מכלולים ספציפיים, כגון סופגניות, סרטים, סיבים, סלילי-על, כדורים וכן הלאה. ההשלכה של טכניקה זו משתרעת על שימוש בפיגום פוליקרבודימיד סלילי כנשאי תרופות פוטנציאליים. מכיוון שהמיקרו-מולקולות דמויות המסיבה הללו מתאספות בעצמן לארכיטקטורה ייחודית בצורה הניתנת לשליטה.

כדי להתחיל בהליך זה, הוסף גרם אחד של מונומר ET ו-0.894 גרם מונומר pH לבקבוקון נצנוץ נקי של 20 מיליליטר המכיל מוט ערבוב מגנטי בתא כפפות. לאחר מכן, הוסף 0.018 גרם של זרז BINOL לבקבוקון הנצנוץ. הוסיפו כשלושה עד חמישה מיליליטר של כלורופורם נטול מים וערבבו בעדינות כדי להמיס גם את המונומר וגם את הזרז.

לאחר סגירת הבקבוקון, הניחו לתערובת התגובה לערבב למשך הלילה בחום של 25 מעלות צלזיוס. ממיסים מחדש את הפולימר בחמישה עד עשרה מיליליטר כלורופורם וחוזרים אותו ב-250 מיליליטר מתנול כדי להסיר את הזרז הנותר. לאחר מכן, יבש את המשקע בוואקום גבוה למשך 24 שעות כדי להסיר את המתנול.

בתא הכפפות, הוסף חמישה מיליליטר THF נטול מים ומוט ערבוב מגנטי לבקבוקון נצנוץ המכיל 0.25 גרם של הרכב פנול R 50 אתינול 50. לאחר מכן, הוסף 0.146 גרם מהאמיד הרצוי לבקבוקון הנצנוץ. לאחר מכן, הוסף 0.022 גרם זרז יודיד נחושת לבקבוקון הנצנוץ.

הניחו לתמיסה לערבב במשך שתי דקות ליצירת תרחיף הומוגני. כעת, הוסיפו 0.713 גרם DBU לתרחיף ההומוגני והניחו לו לערבב במשך שעתיים בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס. יש לבצע תגובה מחזורית במשך שעתיים.

יש להימנע מזמן תגובה ארוך כדי למנוע היווצרות ג'ל קשה, כגון ממיסים אורגניים בלתי מסיסים. לאחר הוצאת הבקבוקון מתא הכפפות, הסר את מוט הערבוב המגנטי והזריק את התמיסה הירקרקה, דמוית הג'ל, לתוך 250 מיליליטר מתנול קר, המכיל 0.5 מיליליטר DBU. אוספים את פולימר הטריאזול שנוצר על ידי סינון באמצעות משפך פריטי של 15 מיליליטר, ושוטפים אותו פעם אחת עם 250 מיליליטר מתנול.

לאחר חזרה על הטיהור, יבש את המוצר של תגובת הקליק בוואקום גבוה למשך 24 שעות כדי להסיר את המתנול. בתא הכפפות, מערבבים 0.029 גרם של זרז נחושת כלוריד עם 0.1 גרם של יוזם המאקרו בבקבוקון נצנוץ המכיל 0.101 גרם PMDETA. לאחר הוספת מוט ערבוב מגנטי לבקבוקון, הוסיפו 1.51 גרם סטירן מזוקק טרי.

לאחר מכן, הוסף כ -12 מיליליטר טולואן נטול מים כדי להמיס את הריאגנטים. לאחר שהבקבוקון נאטם והוצא מתא הכפפות, טבלו אותו באמבט שמן והגדילו את הטמפרטורות. מערבבים את תערובת התגובה בטמפרטורה הרצויה למשך 12 שעות במכסה אדים.

לאחר הסרת מוט הערבוב המגנטי, שפכו את תערובת התגובה לתוך 250 מיליליטר מתנול קר, המכיל 0.5 מיליליטר DBU. לאחר מכן, אספו את הפתיתים שנוצרו על ידי סינון, באמצעות משפך פריטי של 15 מיליליטר, ושטפו את החומר פעם אחת עם כ-50 מיליליטר מתנול קר. סנן כל תמיסת מלאי פולימרי דרך מסנן מזרק PTFV של 0.45 מיקרומטר לפני התצהיר על פרוסת סיליקון.

מיד לאחר הפקדת 200 מיקרוליטר דגימה על פרוסת הסיליקון, השתמש במכונת ציפוי ספין כדי לכסות את כל משטח הוופל בסרט פולימרי אחיד למדידות AFM. פילמור החדרת קואורדינציה בתיווך זרז טיטניום BINAL R או S המוביל לסדרות R ו-S של פוליקרבודימידים מוצג כאן. הסינתזה של הטריאזול פוליקרבודימידים המשמשים כיוזמי מאקרו בתגובת ATRP לייצור פוליסטירנים פוליקרבודימיד-g, או PSPCDs מוצגת כאן.

מקרומולקולות יכולות להרכיב את עצמן בסרט דק כדי ליצור מגוון של ארכיטקטורות סופר-מולקולריות מורכבות, כגון סיבים, סיבים בלולאה, סלילי-על, רשתות סיביות, סרטים, אגרגטים דמויי תולעת, מבנים טורואידיים ומכתשים. מודל מולקולרי של יוזם המאקרו טריאזול מוצג כאן. תמונות AFM של PCDs אלקין מאשרות את היווצרותן של מורפולוגיות דמויות סיבים.

באופן כללי, דילול תמיסות מלאי הביא להקטנת גודל המורפולוגיה המצטברת שנוצרה. המורפולוגיה שנוצרה מ-PSPCDs, ספין מצופה ממלאי כלורופורם מוצגות כאן. בניגוד להתנהגויות צבירה של אלקין פוליקרבודימיד בכלורופורם, בחינת PSPCDs חשפה הן מכלולים דמויי מכתש והן ארכיטקטורות כורואידיות בגודל ננו כמוטיבים דומיננטיים.

תמונות AFM של PSPCDs המעידות על היווצרות ננו-ספירות נפרדות בעת יישום מערכת ממס בודדת או בינארית לתצהיר דגימה, עם גדלי חלקיקים תלויי ריכוז מוצגות כאן. הרכבת המקרומולקולות הבודדות לננו-חלקיקים כדוריים התואמים באופן הדוק למורפולוגיה שנמדדה על ידי SEM מוצגת כאן. למרבה הפלא, האגרגטים הגדולים יותר בגודל מיקרון עלולים להיפגע מננו-חלקיקים בודדים שהצטברו יחד.

שיטת ציפוי הספין מייצגת דרך נוחה ליצור באופן שחזורי מורפולוגיות מרובות סוגים, כולל סיבים, סלילי-על, ארכיטקטורות דמויות סופגנייה, מיקרוספרות, המבוססות על אתינול פוליקרבודימידים ונגזרות הפוליסטירן שלהם. בזמן הכנת סרטי פוליקרבודימיד על פרוסות סיליקון יש לייבש אותו באוויר למשך מספר שעות להדמיית AMF. הפעם נאפשר למקרומולקולות אלה להתארגן בעצמן למורפולוגיה ספציפית הניתנת לזיהוי.

וכממצא מעשי חשוב של המחקרים הוא שהיווצרות מבנים משניים מושפעת מאוד מהריכוז ומהממס. לאחר הליך זה, ניתן לבצע שיטות אחרות, כגון TEM, SEM ו- XRD. זה מאפשר לנו לשאול שאלות נוספות הקשורות למבנה של פוליקרבודימידים סליליים.

המטרה שלנו היא לפתח חומרים עם ארכיטקטורות קירו-ארכיטקטורות מבוקרות במדויק ותכונות הניתנות לכוונון. יישומים עתידיים של שיטה זו, ביחס לפוליקרבודימידים, עשויים לכלול פיתוח של חיישני קירו או בניית אגרגטים כדוריים כנשאים להעברת תרופות. בנוסף, אנו יכולים לתכנן פיגומים מולקולריים חדשים בעלי מיקרו-מבנים מוגדרים המציגים תכונות מיתוג קירו-אופטיות מעניינות