Name: Sintesi di ciclici polimeri e caratterizzazione di loro moto diffusivo allo stato fuso alla molecola Piano unico (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-09-26T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 55 s
Description: Scopri la caratterizzazione del moto diffusivo di polimeri ciclici a livello di singola molecola in condizioni di intreccio. Questo metodo quantitativo rivela la dinamica eterogenea nascosta della catena singola.

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Questo lavoro è stato supportato da una sovvenzione per la ricerca scientifica n. 22750122 (S.H.), n. 26288099 (T.Y.) e n. 23350050 (Y.T.) della Japan Society for the Promotion of Science. S.H. è grato per la Kurata Memorial Hitachi Science and Technology Foundation. La ricerca riportata in questa pubblicazione è stata supportata dalla King Abdullah University of Science and Technology (S.H.).

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</ol>

Gli autori non hanno nulla da rivelare.

I polimeri 4-armati e sagomati-8 sono state preparate tramite il protocollo ESA-CF (figura 1), che è un passaggio fondamentale per la sintesi. 12,24 monofunzionale e bifunzionale poli lineare (THF) s con N terminali -phenylpiperidinium erano sintetizzato secondo la procedura precedente. 11 lo scambio ionico è stata effettuata da riprecipitazione di una soluzione in acetone di un precursore polimero con counteranions triflato in una soluzione acquosa contenente un eccesso d...

I polimeri ciclici sono unici in quanto non hanno estremità a catena. Spesso mostrano comportamenti insoliti che si distinguono dalla loro controparte lineare, tra cui una maggiore stabilità termica delle micelle polimeriche mediante una conversione da lineare a ciclica,1,2 e l'organizzazione spaziale del DNA nelle cellule batteriche mediante la formazione di un anello. 3 Si ritiene che le interazioni topologiche tra le catene cicliche siano il fattore critico per tali comportamenti insoliti. 4,5 Pertanto, la caratterizzazione del movimento e del rilassamento dei polimeri ciclici in condizioni di entangled è stato un importante argomento di ricerca nella scienza dei polimeri per decenni. 6
La dinamica ciclica dei polimeri è stata studiata utilizzando sia molecole sintetiche che naturali per mezzo di metodi sperimentali mediati d'insieme come la risonanza magnetica nucleare (NMR), la diffusione della luce e le misure di viscosità. 7-9 Tuttavia, questi studi spesso soffrono di molecole di impurità nei campioni. 10 Inoltre, in questi studi, le eterogeneità spazio-temporali del movimento delle singole molecole causate dall'intrinseca eterogeneità strutturale dei polimeri entangled, sono spesso nascoste dietro la media d'insieme. Al fine di caratterizzare la dinamica a livello molecolare dei polimeri ciclici, è necessario sviluppare un metodo di sintesi che fornisca polimeri ciclici ad alta purezza e un metodo sperimentale e di analisi che consenta la caratterizzazione quantitativa del moto molecolare a livello di singola molecola. Qui, mostreremo un metodo per sintetizzare policiclici e diciciclici ad alta purezza (THF) che incorporano un'unità fluoroforica utilizzando un processo di autoassemblaggio elettrostatico e fissazione covalente (ESA-CF)11-13 e un metodo per analizzare il movimento delle singole catene polimeriche incorporate in fluoroforo utilizzando una combinazione di analisi dello spostamento quadratico medio (MSD) e della funzione di distribuzione cumulativa (CDF).
È stato dimostrato che una corretta elaborazione dei dati è essenziale per la caratterizzazione accurata del moto diffusivo. Con un'adeguata analisi MSD e CDF, è stata rivelata una diffusione multimodale dei polimeri ciclici e diciclici nella soluzione fusa e semi-diluita delle catene polimeriche lineari,14-16 suggerendo gli effetti significativi degli stati topologici dei polimeri sul moto diffusivo delle catene in condizioni di entangled. 17 Mentre gli approcci sperimentali e analitici per caratterizzare il moto dei polimeri ciclici sono descritti in questo protocollo, lo stesso metodo può essere utilizzato per caratterizzare quantitativamente il moto diffusivo in molti altri sistemi eterogenei. L'approccio sarebbe particolarmente adatto quando si devono analizzare più componenti di diffusione esistenti nei campioni.

<table><tbody><tr><td>Materiali</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 Pure Chemical Industries</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Acetone</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 anidride</td><td>Nacalai Tesque</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Potassium Hydroxide</td><td>Wako Pure Chemical Industries</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Etanolo</td><td>Wako Pure Chemical Industries</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Poly( tetraidrofurano)</td><td>Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Cloroformio</td><td>Wako Pure Chemical Industries</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Olio da immersione</td><td>Cargille</td><td>Tipo 37 / Tipo A</td><td></td></tr><tr><td>Attrezzatura</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>2-Collo 100-ml pallone</td><td></td><td></td><td></td>a fondo tondo</tr><tr><td>Bicchiere</td> per fiasco <td></td><td></td><td></td></tr><tr><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Imbuto</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Carta da filtro</td><td>Whatman</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Condensatore</td><td></td><td></td><td></td>a riflusso</tr><tr><td>Siringa</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Bagno</td><td></td><td></td><td></td>d'acqua</tr><tr><td>Agitatore</td><td></td><td></td><td></td>magnetico</tr><tr><td>Evaporatore</td><td></td><td></td><td></td>rotante</tr><tr><td>Microscopio vetrini di copertura (24 x 24 mm, n. 1)</td><td>Matsunami Glass</td><td>CO22241</td><td></td></tr><tr><td>Vaso di colorazione</td><td>AS ONE Corporation</td><td>1-7934-01</td><td></td></tr><tr><td>Pulitore ad ultrasuoni</td><td>VWR International&nbsp;</td><td>142-0047</td><td></td></tr><tr><td>Microscopio invertito</td><td>Olympus</td><td>IX71</td><td></td></tr><tr><td>Laser ionico Ar-Kr</td><td>Compensatore coerente</td><td>Innova 70C</td><td></td></tr><tr><td>Berek</td><td>Newport</td><td>5540</td><td></td></tr><tr><td>Filtro di eccitazione</td><td>Semrock</td><td>LL01-488-12.5</td><td></td></tr><tr><td>Specchio diclorico</td><td>Omega ottico</td><td>500DRLP</td><td></td></tr><tr><td>Filtro di emissione</td><td>Semrock</td><td>BLP01-488R-25</td><td></td></tr><tr><td>Lente e specchio</td><td>Fotocamera Thorlabs</td><td></td><td></td></tr><tr><td>EM-CCD</td><td>Tecnologia Andor</td><td>iXon</td><td></td></tr><tr><td>Obiettivo (100X, N.A. = 1.3)</td><td>Olympus</td><td>UPLFLN 100XOP</td><td></td></tr><tr><td>Riscaldatore obiettivo</td><td>Bioptechs</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Preparativo GPC</td><td>Giappone Industria analitica</td><td>LC-908</td><td></td></tr></tbody></table>

sintesi di ciclici polimeri e caratterizzazione di loro moto diffusivo allo stato fuso alla molecola piano unico

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

Dimostriamo un metodo per la sintesi di polimeri ciclici e un protocollo per caratterizzare il loro moto diffusivo in uno stato fuso a livello di singola molecola. Per la sintesi del poli(tetraidrofurano) ciclico viene utilizzato un processo di autoassemblaggio elettrostatico e fissazione covalente (ESA-CF)). Il movimento diffusivo delle singole catene polimeriche cicliche in uno stato fuso viene visualizzato utilizzando l'imaging a fluorescenza a singola molecola incorporando un'unità fluoroforo nelle catene cicliche. Il moto diffusivo delle catene è caratterizzato quantitativamente mediante una combinazione di analisi dello spostamento quadratico medio (MSD) e di un'analisi della funzione di distribuzione cumulativa (CDF). Il polimero ciclico mostra una diffusione multimodale che è distinta dalla sua controparte lineare. I risultati dimostrano che l'eterogeneità diffusionale dei polimeri, che spesso si nasconde dietro la media d'insieme, può essere rivelata dall'efficiente sintesi dei polimeri ciclici utilizzando il processo ESA-CF e dall'analisi quantitativa del moto diffusivo a livello di singola molecola utilizzando le analisi MSD e CDF.

Il perylene diimide-incorporato stella 4 armata e forma-8 poli dicyclic (THF) s sono stati sintetizzati utilizzando il elettrostatica auto-assemblaggio e covalente fissaggio (ESA-CF) di processo (Figura 1, Figura 2). Immagini di fluorescenza singola molecola time-lapse sono stati misurati per il 4-armata (Figura 3a) e 8 a forma di polimeri (figura 3b). Le immagini time-lapse di fluorescenza (Figura 3) mo...

Un protocollo per la sintesi e la caratterizzazione di moto diffusivo di polimeri ciclici a livello di singola molecola è presentato.

Sintesi di ciclici polimeri e caratterizzazione di loro moto diffusivo allo stato fuso alla molecola Piano unico

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 ...

L'obiettivo generale di questo esperimento è caratterizzare il moto diffusivo di polimeri topologici, in particolare polimeri ciclici, in condizioni di intreccio a livello di singola molecola. Questo metodo può contribuire a rispondere a domande fondamentali nel campo della fisica dei polimeri, come la dinamica spazio-temporale dipendente dalla topologia dei polimeri. Il principale vantaggio di questa tecnica consiste nella possibilità di caratterizzare quantitativamente la diffusione eterogenea a livello di singola catena, un aspetto che di solito rimane nascosto a un certo livello.Per iniziare questa procedura, sciogliere il sale di diimide del perilenio in 150 millilitri di acqua, quindi sciogliere il poli(THF) monofunzionale in quattro millilitri di acetone. Aggiungere la soluzione in acetone goccia a goccia alla soluzione acquosa vigorosamente agitata. Raccogliere il precipitato formato mediante filtrazione sotto vuoto.Successivamente, preparare una soluzione di cinque milligrammi per millilitro del precipitato in toluene. Sottoporre la soluzione a riflusso per quattro ore. Dopo aver lasciato raffreddare la soluzione, rimuovere completamente il solvente sotto pressione ridotta mediante evaporazione rotativa.Una volta terminato, sciogliere il residuo in una miscela 2:1 di n-esano:acetone e filtrare la soluzione ottenuta attraverso un tappo di gel di silice. Successivamente, aggiungere la soluzione filtrata in acqua ghiacciata per far precipitare il prodotto. Per preparare il campione fuso del polimero, aggiungere 100 microlitri di poli(THF) lineare non marcato in un flacone di vetro e riscaldare a circa 25 gradi Celsius utilizzando un asciugacapelli.Preparare una soluzione 10 alla meno sei molare della soluzione polimerica contenente il fluorocromo in cloroformio. Quindi aggiungere un microlitro di questa soluzione a 100 microlitri del fuso polimerico lineare di poli(THF) non marcato. Dopo aver mescolato accuratamente il campione con la punta di una pipetta, evaporare il cloroformio riscaldando con un asciugacapelli.Utilizzando una micropipetta, depositare 10 microlitri del campione su un'ampolla pulita. Posizionare un'altra ampolla pulita sul campione e premere delicatamente le due ampolle insieme utilizzando pinzette di plastica. Successivamente, fissare un riscaldatore per obiettivo all'obiettivo di un microscopio invertito e impostare la temperatura a 30 gradi Celsius.Posizionare una goccia di olio ad immersione sulla lente e montare il campione sul palchetto del microscopio. Assicurarsi di ottenere uno spessore del campione di circa 10 micrometri verificando la posizione assiale delle superfici inferiore e superiore del campione. Successivamente, regolare il fuoco del microscopio a pochi micrometri al di sopra della superficie inferiore del campione.In seguito, applicare un guadagno a moltiplicazione elettronica (EM) a una camera CCD al fine di ottenere un'immagine fluorescente di alta qualità del singolo fluorocromo. Impostare ora una regione di interesse utilizzando il software di controllo della camera. Per ottimizzare le condizioni sperimentali, regolare l'area di illuminazione del campione a circa 20 micrometri di diametro mediante il diaframma inserito nel percorso del fascio di eccitazione.Impostare la potenza del laser di eccitazione sul campione da quattro a otto milliwatt selezionando manualmente un opportuno filtro neutro inserito nel percorso del fascio di eccitazione. Infine, registrare da 500 a 1000 sequenze di immagini di fluorescenza del fluorocromo incorporato nel polimero allo stato fuso con una frequenza di acquisizione compresa tra 100 e 200 hertz. Le immagini di fluorescenza a singola molecola in lapse di tempo sono state misurate per i polimeri a quattro bracci e a forma otto e mostrano punti luminosi e ben definiti, isolati spazialmente, dovuti all'incorporazione del fluorocromo altamente fluorescente perylene diimide nelle catene.Gli istogrammi di frequenza del coefficiente di diffusione determinato mediante analisi dello spostamento quadratico medio mostrano distribuzioni ampie, risultanti sia dall'errore statistico dell'analisi sia dall'eterogeneità della diffusione. Gli istogrammi di frequenza evidenziano chiare deviazioni dal modello di diffusione omogenea, dimostrando così una diffusione eterogenea delle molecole polimeriche. I modelli gaussiani singolo e doppio si adattano bene alle funzioni di distribuzione cumulativa ottenute sperimentalmente e mostrano che la diffusione del polimero formato è descritta da una distribuzione ampia del coefficiente di diffusione, mentre il polimero a forma di otto presenta due modalità di diffusione distinte.Una volta padroneggiata, la sintesi dei polimeri può essere completata in sei ore e l'esperimento di immersione a singola molecola può essere eseguito in alcune ore, se condotto correttamente. Dopo il suo sviluppo, questa tecnica ha aperto la strada ai ricercatori nel campo della scienza dei polimeri per esplorare la dinamica polimerica in ambienti affollati. Dopo aver visto questo video, dovreste avere una buona comprensione di come caratterizzare il moto diffusivo di polimeri topologici in condizioni intrecciate a livello di singola catena.Ricordare che lavorare con laser e solventi organici può essere estremamente pericoloso e che precauzioni come la sicurezza relativa ai laser e la consultazione della scheda di dati di sicurezza (MSDS) devono sempre essere adottate durante l'esecuzione di questa procedura.

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Non agitata polimerizzazione precipitazione fornisce un rapido, riproducibile approccio prototipazione alla sintesi di stimoli-sensibili poli (N -isopropylacrylamide) microgel di distribuzione dimensionale ristretta. In questa sintesi protocollo, luce caratterizzazione dispersione e unico rilevamento di fluorescenza delle particelle di questi microgel in una configurazione di microscopia a largo campo sono dimostrati.

Sintesi controllata e fluorescenza di monitoraggio altamente uniforme Poli (<em&gt; N</em&gt; -isopropylacrylamide) microgel

Qui, vi presentiamo un protocollo per preparare e visualizzare le strutture secondarie (ad esempio, le fibre, le architetture toroidali, e nano-sfere) derivati da policarbodiimidi elicoidali. La morfologia caratterizzata da microscopia a forza atomica (AFM) e microscopia elettronica a scansione (SEM) è stato mostrato dipendere struttura molecolare, concentrazione, ed il solvente di scelta.

Morfologie autoassemblanti Ottenuto da elicoidali policarbodiimide copolimeri e loro derivati ​​triazolici

Procedimento per l'essiccazione indotta autointegrazione di biopolimeri megamolecular sull'interfaccia cristallina aria-liquido viene fornito qui. Questa metodologia sarà utile non solo per comprendere i potenziali macroscopiche di biopolimeri, ma anche come un metodo di valutazione per materiali morbidi in campo biomedico e ambientale.

Metodi per la Self-integrazione di Megamolecular biopolimeri sul asciugatura ad aria-LC Interfaccia

Questo articolo viene descritto il processo di microfluidica e parametri per preparare particelle azionamento da liquidi cristallini elastomeri. Questo processo permette la preparazione di azionamento di particelle e la variazione delle loro dimensioni e la forma (da oblato a fortemente prolata, core-shell e morfologie di Janus) così come la grandezza dell'azionamento.

Preparazione di microfluidica di liquido cristallino elastomero attuatori

L'obiettivo di questo protocollo è quello di avviare la polimerizzazione utilizzando legami di zolfo dinamici in poli (S-divinilbenzene) a temperature miti (90 ° c) senza utilizzare solventi. I terpolimeri sono caratterizzati da GPC, DSC e 1H NMR, e testati per i cambiamenti nella solubilità.

Sintesi di terpolimeri a temperature miti utilizzando legami di zolfo dinamici in poli (S-divinilbenzene)

L'auto-assemblaggio guidato dalla cristallizzazione (CDSA) mostra l'abilità unica di fabbricare nanostrutture cilindriche di distribuzioni a lunghezza ridotta. Sono dimostrate la polimerizzazione organocatalised ad apertura ad anello di caprolaactone e le successive estensioni a catena del methacritilmettico metillato e dell'acrilammide N,N. Viene delineato un protocollo CDSA vivente che produce cilindri monodispersi fino a 500 nm di lunghezza.

Sintesi di nanoparticelle cilindriche monodisperse tramite l'autoassemblaggio di copoliomeri a blocchi biodegradabili

Qui, descriviamo i protocolli per la preparazione di ciclootteni fusi trans-ciclobutano (tCBCO), la loro polimerizzazione per preparare polimeri olefinici depolimerizzabili e la depolimerizzazione di questi polimeri in condizioni miti. Inoltre, vengono descritti i protocolli per la preparazione di reti depolimerizzabili e lo stampaggio a compressione di plastiche lineari rigide basate su questo sistema.

Polimeri olefinici depolimerizzabili a base di monomeri cicloottini ad anello fuso

Isolamento e caratterizzazione del lipide Un dominio di lipopolisaccaride (LPS) da batteri gram-negativi fornisce comprensione dei meccanismi cellulari di superficie a base di antibiotico-resistenza, la sopravvivenza dei batteri e fitness, e come chimicamente lipidi varia Una specie molecolari differenziale modulano la risposta immunitaria innata.

Isolamento e Caratterizzazione chimica del lipide A da batteri Gram-negativi

Peptide ammidi terziarie (PTA) sono una superfamiglia di peptidomimetici che includono ma non sono limitate a peptidi, peptoids e peptidi N-metilato. Qui si descrive un metodo sintetico che combina split-e-pool e le strategie sub-monomeri per sintetizzare un one-tallone biblioteca un composto di PTA.

Split-e-pool Sintesi e caratterizzazione di peptidi Terziario Ammide Biblioteca

Questo protocollo descrive l'uso di reazioni di accoppiamento ammide di acido isonicotinico e diaminoalkanes per formare leganti a ponte adatto per l'uso nella sintesi di complessi di platino multinucleate, che combinano aspetti dei farmaci antitumorali BBR3464 e picoplatin.

Ammide Accoppiamento di reazione per la sintesi di leganti a base di Bispyridine e il loro Complessazione di platino come diciclici agenti antitumorali

Scopri la caratterizzazione del moto diffusivo di polimeri ciclici a livello di singola molecola in condizioni di intreccio. Questo metodo quantitativo rivela la dinamica eterogenea nascosta della catena singola.

Sintesi di ciclici polimeri e caratterizzazione di loro moto diffusivo allo stato fuso alla molecola Piano unico

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