Name: Het beheersen van de grootte, vorm en stabiliteit van de supramoleculaire polymeren in water (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-08-02T12:00:00.000+00:00
Duration: 16 min 24 s
Description: Leer hoe je de grootte, vorm en stabiliteit van supramoleculaire polymeren in water beheerst met behulp van zelf-assemblerende discotische amfifielen. Deze methode onthult de mechanismen van sfeer-naar-staaf overgangen.

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

De auteurs dankbaar erkennen Marko Nieuwenhuizen voor hulp bij de DOSY-NMR.

<img alt="Schema 1" src="/files/ftp_upload/3975/3975scheme1.jpg" /> Schema 1. Autoassemblage van BTA gebaseerde discotics in citraatbuffer sferische aggregaten met een diameter van ongeveer 5 nm, bij millimolair concentraties bouwsteen. Verhoging van de ionensterkte door toevoeging van NaCl in de vorming van langwerpige staven met een diameter van ongeveer 3 nm en de lengte&gt; 25 nm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/3975/3975scheme1large.jpg" target="_blank">klik hier grotere figuur zien</a> . 1. Het voorbereiden van een BTA-Gd (III) DTPA Oplossingen voor CD-spectroscopie en meting van temperatuur-afhankelijke CD Spectra als functie van de NaCl-concentratie <ol><li> Bereid een 100 mM citraat buffer (pH 6,0). </li><li> Bereid een 100 mM citraat buffer (pH 6,0) met 2 M NaCl. </li><li> Los 0,254 mg BTA-Gd (III) DTPA (MW = 3184 g • mol -1) in 10 ml 100 mM citraatbuffer tArget concentratie 8 • 10 -3 mM van BTA-Gd (III) DTPA. </li><li> Sonificeer de oplossing 5 minuten. </li><li> Vul een 1 cm cuvet UV de oplossing en meet een CD spectrum 230-350 nm en een CD koelingscurve de zwaarst CD band (bijvoorbeeld λ = 269 nm) 363 tot 283 K bij een snelheid van 1 min K - 1. </li><li> Voeg hetzelfde volume van 2 M NaCl gebufferd voor de citraat gebufferde oplossing van BTA-Gd (III) DTPA om de ionsterkte te verhogen tot 1 M NaCl, verdunnen discotics de helft van de concentratie, doelconcentratie 4 • 10 -3 mM BTA-Gd (III) DTPA. </li><li> Vortex de oplossing met grotere ionensterkte gedurende 5 minuten. </li><li> Meet CD spectrum 230-350 nm en een CD koelingscurve de zwaarst CD band 363 tot 283 K bij een snelheid van 1 K min -1. </li></ol> 2. Montage van de T-afhankelijke CD gegevens naar een model voor T-afhankelijkent Zelf-assemblage <ol><li> De ruwe cd-gegevens werden geëxporteerd naar Origin 8,5 en genormaliseerd. Dit werd bereikt door het definiëren van de CD effect op de hoogst gemeten temperatuur gelijk aan 0 en CD effect op laagste gemeten temperatuur gelijk aan 1. Aangezien de grootte van de CD-effect is evenredig met de mate van aggregatie 8 de genormaliseerde CD-curven evenredig met de mate van aggregatie. </li><li> De genormaliseerde gegevens werden gemonteerd met behulp van de niet-lineaire curve fit-optie in OriginPro 8,5 met behulp van een T-afhankelijke zelf-assemblage model afgeleid door van der Schoot 8,9. In dit model worden een nucleatie en een rek regime onderscheiden. Eerst de mate van aggregatie van de rek regeling (T &lt;T e) kreeg, waarbij de volgende vergelijking: </li></ol><img alt="Vergelijking 1" src="/files/ftp_upload/3975/3975eq1.jpg" /> Boven vergelijking bevat (naast de variabele temperatuur T, en de mate van aggregation, Φ n) drie parameters, namelijk de enthalpie van rek h e, de rek temperatuur T e (de temperatuur waarbij het ​​zelf-assemblage begint) en de parameter Φ SAT, die wordt geïntroduceerd om Φ n / Φ zat doet niet hoger zijn dan de eenheid, die voortvloeit uit de beperking dat de mate van aggregatie kan niet hoger zijn dan de eenheid. Montage maakt de enthalpie van rek h e (J / mol) en de rek temperatuur T e (K) dat de zelf-assemblage van de moleculen van een bepaalde concentratie te karakteriseren. Bij de montage moet men terughoudendheid in acht worden genomen en dat is dat alleen de mate van aggregatie bij temperaturen onder T E moet worden gemonteerd, omdat vergelijking 2.1 is alleen geldig in de rek-regime. Vervolgens wordt de experimenteel gevonden aggregatiegraad in denucleatie regime kan worden gemonteerd met behulp van de volgende vergelijking: <img alt="Vergelijking 2" src="/files/ftp_upload/3975/3975eq2.jpg" /> Bovenstaande vergelijking bevat (naast de variabelen T en Φ n) vier parameters waarvan er al drie werden bepaald met vergelijking 2.1, dat wil zeggen de enthalpie van rek h e, de rek temperatuur T e en de parameter Φ SAT. De enige onbekende parameter is de K een waarde waarin de coöperativiteit van kiemvorming fase die wordt verkregen door het aanbrengen van de experimenteel gevonden mate van aggregatie bij temperaturen boven T e. 3. Voorbereiden van BTA-Gd (III) DTPA Oplossingen voor Transmissie Elektronen Microscopie en Visualisatie van supramoleculaire polymeren via cryogene TEM <ol><li> Bereid twee buffers: 100 mM citraat buffer (pH 6,0) en 100 mM citraat buffer (pH 6,0) wi 5 M NaCl. </li><li> Los 0,318 mg BTA-Gd (III) DTPA (MW = 3184 g • mol -1) in 0,1 ml van elk van de bereide buffers, doelconcentratie 1 mM BTA-Gd (III) DTPA. </li><li> Het monster verglazing voor cryogene TEM wordt uitgevoerd met behulp van een geautomatiseerd verglazing robot (FEI Vitrobot Mark III). CryoTEM grids (R2 / 2 Quantifoil Jena roosters van Quantifoil Micro Extra GmbH) zijn oppervlakte plasma voorafgaand aan de verglazing procedure met behulp van een Cressington 208 koolstofbedamper werkend bij 5 mA voor 40 s behandeld. De waterige oplossing wordt dan op het raster in verglazing op een geautomatiseerde FEI Vitrobot. Dit impliceert de toepassing van het monster op het rooster blotting van overtollige vloeistof van een dunne film van de waterige oplossing op het rooster en vervolgens door dompelen verglazing het raster snel in vloeibare ethaan maken. Na verglazing van het monster wordt gehouden in vloeibare stikstof en handmatig overgebracht autoloader cassette ook Cooled met vloeibare stikstof. De cassette wordt dan in de autoloader van TEM. Dit gebeurt met de hand. </li><li> De cryoTEM experimenten worden uitgevoerd op de TU / e cryoTitan (FEI), ( <a href="http://www.cryotem.nl" target="_blank">www.cryotem.nl</a> ). De TU / e cryoTitan is voorzien van een Field Emissie Gun &#39;(FEG) werkt bij 300 kV. Beelden werden opgenomen met een 2k x 2k Gatan CCD-camera uitgerust met een post kolom Gatan Energie Filter (GIF). </li></ol> 4. 1 H-DOSY NMR-metingen van sferische zelf-geassembleerde BTA-Gd (III) DTPA bij lage ionsterkte <ol><li> Bereid een 50 mM 6-d succinaatbuffer in D2O (pH 6,0), de buffer wordt bereid door d6-barnsteenzuur in D2O, gevolgd door de pH op 6,0 met 1 M ND 4 OD in D 2 O. De eindconcentratie van 50 mM barnsteenzuur werd met extra D 2 O. </li><li> Aangezien Gd (III) is zeer paramagnetischen 1 H signalen daardoor aanzienlijk wordt verbreed, Gd (III) werd vervangen Y (III). </li><li> Los 2,98 mg BTA-Y (III) DTPA (MW = 2979 g • mol -1) in 1 ml 50 mM 6-d succinaatbuffer in D2O (pH 6,0), 1 mM doelconcentratie BTA- Y (III) DTPA. </li><li> De 1H-NMR DOSY metingen worden uitgevoerd op een Varian eenheid Inova 500 spectrometer voorzien van een 5 mm ID-PFG probe van Varian. De DOSY experimenten werden uitgevoerd met behulp van de DOSY one-shot (Doneshot, Varian) pulssequentie. De 90 graden puls und mengtijden werden aangepast. Chemische verschuivingen werden verwezen via chemische verschuiving van de 3 - (trimethylsilyl) propionzuur-2, 2,3,3 - [D 4]-natriumzout (TMSP). </li><li> De zelf-diffusie van HDO werd gebruikt om de metingen kalibreren; is uit de literatuur bekend dat de eigen diffusie van HDO in D2O bij 298 K 19,0 x 10-9 m 2 </sup&gt; • s -1. Als referentie, de zelf-verspreiding van HDO in D 2 O werd gemeten in een Varian 2 Hz D 2 O standaard monster en gekalibreerd om de standaard waarde. Het model wordt gebruikt om de hydrodynamische straal R H van de aggregaten te berekenen is de Stokes-Einstein relatie voor de verspreiding van een bolvormig deeltje. </li></ol> 5. Representatieve resultaten 1H-NMR DOSY en SAXS metingen BTA-M (III)-DTPA: bolvormige voorwerpen citraatbuffer De ionisch karakter van de perifere Gd (III) complexen introduceert frustratie in de een-dimensionale groei van de discotische monomeren waarvan de kern is ontworpen om te polymeriseren in langwerpige staaf-achtige aggregaten. Het evenwicht tussen aantrekkelijk afstotend bepaalt de grootte en de vorm van de aggregaten (Schema 2). <img alt="Schema 2" src="/files/ftp_upload/3975/3975scheme2.jpg" /> Schema 2. Een krachtige techniek om de grootte en de vorm van deeltjes in oplossing te bepalen, is synchrotronbron kleine hoek X-ray scattering (SAXS). BTA-Gd (III)-DTPA werd opgelost in een citraatbuffer-oplossing en SAXS profielen opgenomen en aangebracht in het gebied 0,01 &lt;q &lt;0,1 A -1. Een helling vrijwel nul in de laag q regio (q &lt;0,06 Å -1) wijst op een gebrek van vormanisotropie in totaal, suggereert de aanwezigheid van bolvormige voorwerpen (figuur 1). De gegevens bij verschillende concentraties was uitgerust met een homogene monodisperse bolvorm factor voor een berekend straal R van 3,2 nm. De berekende geometrische straal van monomere discotische BTA-Gd (III)-DTPA 3,0 nm, de aanwezigheid van aggregaten met een aspect verhouding van 1 voorstelt. <img alt="Figuur 1" src="/files/ftp_upload/3975/3975fig1.jpg" /> Figuur 1. SAXS profielen BTA-Gd (III)-DTPA in citraat buffer (100 mM, pH 6) bij 0,5 en 1,0 mM (boven). DOSY NMR van BTA-Y (III)-DTPA in 50 mm D 6-succinaatbuffer bij 1,0 mm (onder). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/3975/3975fig1large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere afbeelding te bekijken</a> . Om verder bewijs voor de sferische vorm en nanometer grootte van de zelfgeassembleerde voorwerpen voorzien, voerden we een H diffusie-volgorde NMR spectroscopie (1H-NMR DOSY) (figuur 1). DOSY-NMR maakt de bepaling van de diffusiecoëfficiënten van aggregaten van de hydrodynamische straal (R H) worden berekend. Aangezien Gd (III) is zeer paramagnetische en 1 H signalen zou er aanzienlijk worden vergroot, we veranderd Gd (III) voor diamagnetisch Y (III). De diffusiecoëfficiënten van de geaggregeerde diamagnetisch discotische amfifiele in een gedeutereerd succinaat buffer (50 mM, PH 6, c = 1 mM) werd bepaald op 0.69x10-10 m 2 s-1. Via de Stokes-Einstein relatie berekenen we een hydrodynamische straal R H 2,9 nm voor de afzonderlijke voorwerpen van sferische omvang (Tabel 1). Dit formaat is zeer goed overeen met de waarde verkregen uit SAXS gegevens voor BTA-Gd (III)-DTPA. <table border="1"><tbody><tr><td> BTA-M (III)-DTPA [MM] </td><td> D t een [10 10 m 2 s-1] </td><td> R H a [Nm] </td><td> R b [Nm] </td></tr><tr><td> 1 </td><td> 0,69 </td><td> 2,9 </td><td> 3,2 </td></tr></tbody></table> een van DOSY b van SAXS Tabel 1. Resultaten van SAXS en DOSY metingen voor BTA-M (III)-DTPA. Cryo-TEM op BTA-Gd (III)-DTPA: van bolvormige objecten om langwerpige nanorods Verder bewijs voor een succesvolle controle over de een-dimensionale stapel lengte werd verkregen van cryo-TEM microfoto. Door de verglazing van de waterige oplossingen cryogene TEM blijft de structurele morfologie van de zelfgeassembleerde aggregaten en voorkomt drogen affecten verband met conventionele TEM prepareren. Figuur 2 (links) blijkt dat BTA-Gd (III)-DTPA produceert de verwachte bolvormige voorwerpen met diameters bijna 6 nm in een 1 mM concentratie die de resultaten van metingen SAXS en DOSY bevestigd. Volgens deze bevindingen, zijn we in staat om zelf samengevoegde afzonderlijke objecten die kunnen worden beschouwd als de supramoleculaire equivalent van dendritische macromoleculen 10 te verkrijgen. <img alt="Figuur 2" src="/files/ftp_upload/3975/3975fig2.jpg" /> . Figuur 2 Cryo-TEM beelden voor BTA-Gd (III)-DTPA (links) 1 mM gesinterde bij 298 K in citraat buffer (100 mM, pH 6), schaalstaaf is 50 nm;(Rechts) 1 mM gesinterde bij 298 K in citraat buffer (100 mM, pH 6) en dat de NaCl concentratie van 5 M, schaalstaaf is 50 nm. Tot dusver hebben we alleen gewerkt in gebufferde oplossingen met een lage ionische sterkte. Indien elektrostatische afstotende krachten van de perifere geladen M (III)-DTPA complexen op BTA-Gd (III)-DTPA zijn aan de basis van de gefrustreerde een-dimensionale groei verwachtten we dat het verhogen van de ionische sterkte van de gebufferde milieu met een inert 1:1 zout met zeer gehydrateerde tegenionen dient minder elektrostatische interacties en dus een ander type zelfgeassembleerde object worden gevormd. In citraatbuffer met 5 M NaCl daartoe inderdaad waargenomen (figuur 2, rechts). De vorming van hoge aspectverhouding staafvormige supramoleculaire polymeren duidelijk waargenomen bij cryo-TEM microfoto bij hoge ionische sterkte. Elektrostatische screening is de meest waarschijnlijke verklaring voor deze bevinding. De vorm verandert van een spherical totaal van ongeveer 6 nm in diameter langwerpige staven met een diameter van 6 nm en de lengte van maximaal enkele honderden nanometer. CD metingen van BTA-Gd (III)-DTPA: aan coöperatieve zelfassemblage door verhoging van de ionensterkte Circulaire dichroïsme (CD) spectroscopie meet het verschil in absorptie tussen links-en rechtshandig circulair gepolariseerd licht. Wanneer een schroeflijnvormige object een voorkeursuitvoeringsvorm schroeflijnvormige zin heeft links en rechts circulair gepolariseerd licht wordt geabsorbeerd in verschillende mate dus waardoor een CD-effect. Sinds de intermoleculaire waterstofbruggen gevormd tussen opeenvolgende BTA-Gd (III)-DTPA in de aggregaten, worden opgesteld in een spiraalvormige mode en de stereogene centrum op de L-fenylalanine-groep is voorstander van een spiraalvormige zin boven de andere, verwachten we een duidelijke CD spectrum van BTA-Gd (III)-DTPA gebaseerde aggregaten 11,12. Bovendien temperatuurafhankelijke CD spectroscopie is een krachtigegereedschap de zelfassemblage mechanisme van BTA-Gd (III)-DTPA polymerisatie kan beoordelen en afleiden conclusies op de stabiliteit van de gevormde aggregaten 13. Als bijvoorbeeld de temperatuur CD spectra van BTA-Gd (III)-DTPA (8x10 3 mm of 4x10 3 mm in een 100 mM citraatbuffer) met toenemende zoutconcentratie (0 M NaCl tot 1,0 M NaCl) die in Figuur 3A. Hoewel een aanzienlijk lagere concentratie wordt toegepast voor de CD metingen duidelijke Cotton effect geeft de aanwezigheid van intacte aggregaten, zelfs bij micromolair concentraties. De vorm van de CD spectrum verandert bij toenemende zoutconcentratie, een goede indicatie voor minder interacties aan de omtrek van de stapels en een betere verpakking van de discotics. Bovendien CD koeling krommen van de oplossingen (363 tot 283 K, gemeten bij λ = 269 of 278 nm) vertonen duidelijke verschillen in vorm (Figuur 3B). Het apouder T e-de temperatuur waarbij aggregatie begint-verschuift naar hogere temperaturen hogere zoutconcentratie en steeds samenwerkingsmechanisme, gekenmerkt door een plotselinge verhoging van de CD-effect blijkt. Dat de koeling curve 0 M NaCl best beschreven door een isodesmic zelfassemblage proces de koelingscurve 1,0 M NaCl typisch is voor een coöperatieve zelf assemblage 14. In het eerste geval worden alle associatie constanten als gelijk terwijl in het laatste geval zelfassemblage optreedt ten minste twee fasen. In de eerste stap een &quot;kern&quot; worden gevormd, die is energetisch zeer ongunstig. Na afkoeling beneden een kritische polymerisatietemperatuur, rek en exponentiële groei in supramoleculaire polymeren met een hoog molecuulgewicht volgt. Het kwantificeren van de thermodynamische parameters van de zelf-assemblage van BTA-Gd (III)-DTPA bij 0 en 1 M NaCl met behulp van een coöperatief model ondubbelzinnig blijkt dat daling van de K &lt;sub&gt; a, die de dimensieloze activering constant 8. Lagere waarden K een duiden een hogere coöperativiteit in de zelfassemblage proces, uitgedrukt in de vorming van zeer langgerekte supramoleculaire polymeren zoals waargenomen in cryo-TEM. <table border="1"><tbody><tr><td> BTA-Gd (III)-DTPA </td><td> C NaCl </td><td> K een </td></tr><tr><td> 8 x10 -3 mm </td><td> 0 M </td><td> 5 10 -2 </td></tr><tr><td> 4 x 10 -3 mm </td><td> 1 M </td><td> 1 10 -4 </td></tr></tbody></table> Tabel 2. Mate van coöperativiteit uitgedrukt K een in de temperatuurafhankelijke zelfassemblage van BTA-Gd (III)-DTPA als functie van de NaCl concentratie (C NaCl). <img alt="Figuur 3" src="/files/ftp_upload/3975/3975fig3.jpg" /> Figuur 3. BTA-Gd (III)-DTPA in 100 mM citraatbuffer (c = 8 x10 3 mm bij lage ionensterkte en 4 x10 3 mm hoog ionensterkte) A] CD-spectra bij 293 K als functie van de ionensterkte , c = 0 M NaCl - 1,0 M, de molaire ellipticiteit Δε wordt als volgt berekend: Δε = CD-effect / (CXL) waarin c de concentratie in mol BTA L -1 en l de optische weglengte in cm ; B] Overeenkomstige CD koeling krommen gemeten bij λ = 269 nm voor 0 M NaCl en 278 nm voor 1 M NaCl oplossingen uitgedrukt in de mate van aggregatie Φ n als functie van de NaCl concentratie c = 0 M NaCl - 1,0 M, Φ n wordt berekend door de gemeten CD-effect door de maximale CD-effect.

<ol><li>Palmer, L. C., Stupp, S. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Molecular+self-assembly+into+one-dimensional+nanostructures%5BTitle%5D)+AND+%22Acc.+Chem.+Res%22%5BJournal%5D)">Molecular self-assembly into one-dimensional nanostructures.</a> Acc. Chem. Res. 41, 1674-1684 (2008).</li>
<li>Janssen, P. G. A., Vandenbergh, J., van Dongen, J. L. J., Meijer, E. W., Schenning, A. P. H. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((ssDNA+templated+self-assembly+of+chromophores%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">ssDNA templated self-assembly of chromophores.</a> J. Am. Chem. Soc. 129, 6078-6079 (2007).</li>
<li>Bull, S. R., Palmer, L. C., Fry, N. J., Greenfield, M. A., Messmore, B. W., Meade, T. J., Stupp, S. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+templating+approach+for+monodisperse+self-assembled+organic+nanostructures%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">A templating approach for monodisperse self-assembled organic nanostructures.</a> J. Am. Chem. Soc. 130, 2742-2743 (2008).</li>
<li>Lortie, F., Boileau, S., Bouteiller, L., Chassenieux, C., Lauprêtre, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chain+stopper-assisted+characterization+of+supramolecular+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">Chain stopper-assisted characterization of supramolecular polymers.</a> Macromolecules. 38, 5283-5287 (2005).</li>
<li>Wang, X., Guerin, G., Wang, H., Wang, Y., Manners, I., Winnik, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cylindrical+block+copolymer+micelles+and+co-micelles+of+controlled+length+and+architecture%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Cylindrical block copolymer micelles and co-micelles of controlled length and architecture.</a> Science. 317, 644-647 (2007).</li>
<li>Besenius, P., Portale, G., Bomans, P. H. H., Janssen, H. M., Palmans, A. R. A., Meijer, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlling+the+growth+and+shape+of+chiral+supramolecular+polymers+in+water%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Natl.+Acad.+Sci.+U.S.A%22%5BJournal%5D)">Controlling the growth and shape of chiral supramolecular polymers in water.</a> Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 107, 17888-17893 (2010).</li>
<li>Besenius, P., van den Hout, K. P., Albers, H. M. H. G., de Greef, T. F. A., Olijve, L. L. C., Hermans, T. M., de Waal, B. F. M., Bomans, P. H. H., Sommerdijk, N. A. J. M., Portale, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Controlled+supramolecular+oligomerisation+of+C3-symmetrical+molecules+in+water%3A+the+impact+of+hydrophobic+shielding%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Eur.+J%22%5BJournal%5D)">Controlled supramolecular oligomerisation of C3-symmetrical molecules in water: the impact of hydrophobic shielding.</a> Chem. Eur. J. 17, 5193-5203 (2011).</li>
<li>Smulders, M. M. J., Schenning, A. P. H. J., Meijer, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Insights+into+the+mechanisms+of+cooperative+self-assembly%3A+the+sergeants-and-soldiers+principle+of+chiral+and+achiral+C3-symmetrical+discotic+triamides%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Chem.+Soc%22%5BJournal%5D)">Insights into the mechanisms of cooperative self-assembly: the sergeants-and-soldiers principle of chiral and achiral C3-symmetrical discotic triamides.</a> J. Am. Chem. Soc. 130, 606-611 (2008).</li>
<li>Jonkheijm, P., van der Schoot, P., Schenning, A. P. H. J., Meijer, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Probing+the+solvent-assisted+nucleation+pathway+in+chemical+self-assembly%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Probing the solvent-assisted nucleation pathway in chemical self-assembly.</a> Science. 313, 80-83 (2006).</li>
<li>Bosman, A. W., Janssen, H. M., Meijer, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((About+dendrimers%3A+structure%2C+physical+properties%2C+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">About dendrimers: structure, physical properties, and applications.</a> Chem. Rev. 99, 1665-1688 (1999).</li>
<li>Veld, M. A. J., Haveman, D., Palmans, A. R. A., Meijer, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sterically+demanding+benzene-1%2C3%2C5-tricarboxamides%3A+tuning+the+mechanisms+of+supramolecular+polymerization+and+chiral+amplification%5BTitle%5D)+AND+%22Soft+Matter%22%5BJournal%5D)">Sterically demanding benzene-1,3,5-tricarboxamides: tuning the mechanisms of supramolecular polymerization and chiral amplification.</a> Soft Matter. 7, 524-531 (2011).</li>
<li>Stals, P. J. M., Smulders, M. M. J., Martín-Rapín, R., Palmans, A. R. A., Meijer, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Asymmetrically+substituted+benzene-1%2C3%2C5-tricarboxamides%3A+self-assembly+and+odd-even+effects+in+the+solid+state+and+in+dilute+solution%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Eur.+J%22%5BJournal%5D)">Asymmetrically substituted benzene-1,3,5-tricarboxamides: self-assembly and odd-even effects in the solid state and in dilute solution.</a> Chem. Eur. J. 15, 2071-2080 (2009).</li>
<li>De Greef, T. F. A., Smulders, M. M. J., Wolffs, M., Schenning, A. P. H. J., Sijbesma, R. P., Meijer, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Supramolecular+polymerization%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">Supramolecular polymerization.</a> Chem. Rev. 109, 5687-5754 (2009).</li>
<li>Smulders, M. M. J., Nieuwenhuizen, M. M. L., de Greef, T. F. A., Schoot, P. vander, Schenning, A. P. H. J., Meijer, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+to+distinguish+isodesmic+from+cooperative+supramolecular+polymerization%3F+Chem%5BTitle%5D)+AND+%22Eur.+J%22%5BJournal%5D)">How to distinguish isodesmic from cooperative supramolecular polymerization? Chem.</a> Eur. J. 16, 362-367 (2010).</li>
<li>Besenius, P., Heynens, J. L. M., Straathof, R., Nieuwenhuizen, M. M. L., Bomans, P. H. H., Terreno, E., Aime, S., Strijkers, G. J., Nicolay, K., Meijer, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Paramagnetic+self-assembled+nanoparticles+as+supramolecular+MRI+contrast+agents%5BTitle%5D)+AND+%22Contrast+Media+Mol.+Imaging%22%5BJournal%5D)">Paramagnetic self-assembled nanoparticles as supramolecular MRI contrast agents.</a> Contrast Media Mol. Imaging. , Forthcoming (2012).</li>
</ol>

Geen belangenconflicten verklaard.

De zelf-assemblage discotische amfifielen besproken in deze bijdrage met de Gd (III)-DTPA complex worden momenteel onderzocht als nieuwe magnetische resonantie beeldvorming (MRI) middelen die een hoog contrast combineren met afstelbare uitscheiding tijden. 15 Vandaar dat de details van hun zelf- monteren van het gedrag en de stabiliteit in verschillende voorwaarden zijn van cruciaal belang. De combinatie van spectroscopische (CD en NMR), verstrooiing (SAXS) en microscopie (cryo-TEM) technieken maakt visualisatie van de gevormde structuren en de kwantificering van hun thermodynamische parameters. Deze combinatie van technieken is algemeen toepasbaar voor zelfassemblerende moleculen zolang preferentiële schroeflijnvormige zin in het bestudeerde systeem kan een verschil in absorptie van links en rechts circulair gepolariseerd licht.

<table border="1"><tbody><tr><td> Naam van het reagens / apparatuur </td><td> Vennootschap </td><td> Catalogusnummer </td><td> Reacties </td></tr><tr><td> BTA-Gd (III)-DTPA </td><td></td><td></td><td> Made in-house </td></tr><tr><td> BTA-Y (III)-DTPA </td><td></td><td></td><td> Made in-house </td></tr><tr><td> CD spectroscopie </td><td> Jasco </td><td> Jasco J-815 spectropolarimeter </td><td></td></tr><tr><td> NMR </td><td> Varian </td><td> Varian Unity Inova 500 spectrometer </td><td> 5-mm ID-PFG sonde van Varian </td></tr><tr><td> cryo-TEM </td><td> FEI </td><td> cryoTitan TEM </td><td></td></tr><tr><td> SAXS </td><td> Nederlands-Belgische bundellijn (BM26B) bij de European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) in Grenoble, Frankrijk </td><td></td><td&gt; </td></tr></tbody></table>

het beheersen van de grootte, vorm en stabiliteit van de supramoleculaire polymeren in water

Controlling the Size, Shape and Stability of Supramolecular Polymers in Water

Voor waterige basis van supramoleculaire polymeren, de gelijktijdige controle over vorm, grootte en stabiliteit is erg moeilijk 1. Tegelijkertijd is de mogelijkheid daartoe is van groot belang in verband met een aantal toepassingen in functionele zachte materialen met elektronica, biomedische en sensoren. In het verleden succesvolle strategieën om de grootte en vorm van supramoleculaire polymeren gewoonlijk gericht op het gebruik van templates 2,3 einde cappers 4 of selectief oplosmiddel technieken 5 regelen. Hier hebben we beschrijven een strategie gebaseerd op zelf-assemblage discotische amfifielen die leidt naar de controle over de stapel lengte en vorm van geordende, chirale zuilvormige aggregaten. Door het balanceren van elektrostatische afstotende interacties op de hydrofiele velg en aantrekkelijk niet-covalente krachten binnen de hydrofobe kern van het polymeriseren bouwsteen, slagen we erin om kleine en discrete bolvormige objecten 6,7. Increazingen de zoutconcentratie te screenen kosten die worden veroorzaakt een bol-to-rod overgang. Interessant genoeg is deze overgang uitgedrukt in een toename van coöperativiteit de temperatuurafhankelijke zelfassemblage mechanisme en stabiele aggregaten verkregen. Voor onze studie selecteren benzeen-1 ,3,5-tricarboxamide (BTA) kern verbonden met een hydrofiele metaalchelaat via een hydrofoob, gefluoreerde L-fenylalanine, spacer (Schema 1). De geselecteerde metaalchelaat is een Gd (III)-DTPA complex dat twee algemene overige kosten per complex en per se twee in tegengestelde ionen bevat. De een-dimensionale groei van het aggregaat wordt geleid door π-π stapelen en intermoleculaire waterstofbinding. De elektrostatische, afstotende krachten die ontstaan ​​uit de ladingen op het Gd (III)-DTPA complex start beperken eendimensionale groei van de BTA gebaseerde discotische eenmaal een bepaalde grootte bereikt. Bij concentraties millimolair de gevormde totale een spherical vorm en een diameter van ongeveer 5 nm als afgeleid uit een H-NMR spectroscopie kleine hoek röntgenverstrooiing en cryogene transmissie elektronen microscopie (TEM cryo-). De sterkte van de elektrostatische afstotend tussen moleculen kan worden verminderd door het zoutgehalte van de gebufferde oplossingen. Deze screening van de kosten leidt tot een overgang van sferische aggregaten in langwerpige staven met een lengte&gt; 25 nm. Cryo-TEM kan een beeld van de veranderingen in vorm en grootte. Bovendien CD spectroscopie maakt het afleiden van de mechanische details van de zelfassemblage processen voor en na de toevoeging van zout. Belangrijk is dat de coöperativiteit-een belangrijk kenmerk dat de fysische eigenschappen van de geproduceerde supramoleculaire polymeren toe-schrijft dramatisch bij het screenen van de elektrostatische interacties. Deze toename coöperativiteit resulteert in een aanzienlijke verhoging van het molecuulgewicht van de gevormde supramoleculaire polymeren in water.

Het doel van dit experiment is om vast te stellen en de grootte, vorm en stabiliteit van zelf-geassembleerde discotische amfifielen in het water te controleren. Voor waterige basis van supramoleculaire polymeren, mate van controle is erg moeilijk. Wij hanteren een strategie met behulp van zowel afstotend en aantrekkelijk interacties. De experimentele technieken toegepast om dit systeem te karakteriseren zijn breed toepasbaar.

Het beheersen van de grootte, vorm en stabiliteit van de supramoleculaire polymeren in water

Voor op water gebaseerde supramoleculaire polymeren is de gelijktijdige beheersing van vorm, grootte en stabiliteit zeer moeilijk1. Tegelijkertijd is het vermogen om ...

Het algemene doel van het volgende experiment is het beheersen van de grootte, vorm en stabiliteit van supermoleculaire dynamische nanodeeltjes in water. Dit wordt bereikt door het ontwerp van zelf-assemblerende of polymeriserende dichotische amfifielen waarvan de moleculaire structuur is voorzien van zowel attractieve als repulsieve interacties. Dit resulteert in een gefrustreerd groeimechanisme dat leidt tot zelf-geassembleerde nanodeeltjes in water met een gecontroleerde sferische vorm.Als tweede stap wordt de zoutconcentratie van de waterige oplossing verhoogd, waardoor de afstotende interacties die zijn gecodeerd in de moleculaire structuur van de disco amphi worden verzwakt. Dit induceert een overgang van bolvormig naar staafvormig; er worden temperatuurafhankelijke circulaire dichroïsme- (CD) spectroscopische onderzoeken uitgevoerd om de onderliggende mechanismen van deze overgang van bol naar staaf te onthullen. Daarnaast wordt een combinatie van analytische technieken, zoals cryogene transmissie-elektronenmicroscopie en kernspinresonantie, gebruikt om de overgang van het ene type aggregaat naar het andere te meten en te visualiseren. Er worden resultaten verkregen die aantonen dat de overgang van bol naar staaf zich uit in een versterkte coöperativiteit in de supramoleculaire polymerisatie.Dit vindt zijn oorsprong in een overgang van een anti-coöperatief proces in nanodeeltjes van beperkte grootte naar een volledig coöperatief nucleatie-elongatiemechanisme dat in dit geval leidt tot zeer grote supramoleculaire polymeren, namelijk dynamische nanostaven. Het belangrijkste voordeel van het combineren van spectroscopische technieken zoals CD-spectroscopie, kleinhoekige röntgenverstrooiing en dNMR met microscopische technieken zoals cryo-EM, is dat het mogelijk maakt om overgangen van supramoleculaire polymeren in water te meten en te visualiseren. Deze dynamische polymeren kunnen reageren op externe stimuli, zoals veranderingen in de temperatuur, veranderingen in de ionsterkte of veranderingen in de pH.De combinatie van deze methoden is breed toepasbaar en kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen op het gebied van de moleculaire chemie en zelfgeassembleerde nanomaterialen. Zo kan bijvoorbeeld de correlatie tussen de afmetingen van de aggregaten die zijn gevormd door de zelfassemblage van kleine moleculaire bouwstenen en de onderliggende vormingsmechanismen worden onderzocht. De implicaties van deze methodologie strekken zich uit tot een breed scala aan bionanotechnologische toepassingen.We zijn in het bijzonder geïnteresseerd in het gebied van biomedische beeldvorming en de ontwikkeling van zelf-assemblerende nanoparticulaire contrastmiddelen, waarbij een nauwgezet evenwicht tussen aggregaatstabiliteit, hoog contrast en het vermogen om de zelf-assemblerende contrastmiddelen uit te scheiden van cruciaal belang is voor hun succes bij klinisch gebruik. We kregen aanvankelijk het idee om karakteriseringstechnieken te combineren toen we beseften dat subtiele veranderingen in de moleculaire structuur van de zelf-assemblerende bouwstenen kunnen leiden tot fundamentele verschillen in het mechanisme van de supramoleculaire polymerisatie. De procedure zal worden gedemonstreerd door Paul Beaumont, de expert die verantwoordelijk is voor de cryo-EM-faciliteiten aan de Technische Universiteit van Trovan.Begin dit protocol door een BTA gadolinium DTPA-oplossing in 100 millimolaire citraatbuffer te bereiden zoals beschreven in het schriftelijke protocol. Vul, ter begeleiding van deze video, een UV Q-cuvet van één centimeter met de oplossing. Plaats de cuvet in de cuvethouder van de circulaire dichroïsmespectrometer.Meet een CD-spectrum van 230 tot 350 nanometer. Meet vervolgens een CD-koelingscurve bij de CD-band met de hoogste intensiteit van 363 tot 283 kelvin met een snelheid van één kelvin per minuut. Voeg daarna hetzelfde volume van een twee molar natriumchloride-gebufferde oplossing toe aan de citraatgebufferde oplossing van BTA gadolinium DTPA.Dit zal de ionsterkte verhogen tot één molair natriumchloride en de disco's verdunnen tot de helft van de concentratie. Vortex de oplossing met de verhoogde ionsterkte gedurende 40 seconden na de verhoging van de ionsterkte, en meet opnieuw een CD-spectrum van 230 tot 350 nanometer. Meet vervolgens een CD-koelingscurve bij de CD-band met de hoogste intensiteit van 363 tot 283 kelvin met een snelheid van één kelvin per minuut.Exporteer de ruwe CD-gegevens naar Origin 8.5. Normaliseer de spectra door het CD-effect bij de hoogste gemeten temperatuur op nul te stellen en het CD-effect bij de laagste gemeten temperatuur op één, aangezien de magnitude van het CD-effect proportioneel is aan de graad van aggregatie; de genormaliseerde CD-curves zijn daarmee proportioneel aan de graad van aggregatie. De genormaliseerde gegevens worden gefit met een optie voor niet-lineaire curvefitting in Origin Pro 8.5 met een temperatuurafhankelijk zelfassemblagemodel.In dit model wordt onderscheid gemaakt tussen een nucleatieregime en een elongatieregime. Pas eerst de aggregatiegraad in het elongatieregime aan. In deze vergelijking vertegenwoordigt T de variabele temperatuur.PHI N is de netto heliciteit, die proportioneel is aan de aggregatiegraad, en HE is de moleculaire enthalpie van verlenging. T TE vertegenwoordigt de verlengingstemperatuur, wat de temperatuur is waarbij de zelfassemblage thermodynamisch gunstig begint te worden. De normalisatiefactor fiat is geïntroduceerd om ervoor te zorgen dat Phi N gedeeld door fiat de eenheid niet overschrijdt, wat voortvloeit uit de beperking dat de aggregatiegraad niet verder kan toenemen.Unity-fitting maakt het mogelijk om de elongatie-enthalpie in joules per mol en de elongatietemperatuur in Kelvin te extraheren, die de zelfassemblage van de moleculen voor een gegeven concentratie kenmerken. Houd bij het fitten de beperking in acht dat alleen de aggregatiegraad bij temperaturen onder TE gefit moet worden, aangezien de vergelijking alleen geldig is in het elongatieregime. Na het fitten van de eerste vergelijking is de enige onbekende parameter in de vergelijking voor het nucleatieregime de activeringsconstante ka, die de coöperativiteit van de supramoleculaire polymerisatie beschrijft. Om de activeringsconstante te bepalen, fit u de experimenteel vastgestelde aggregatiegraad voor temperaturen boven TE in het nucleatieregime.Begin met het klaarmaken van de oplossingen voor elektronenmicroscopie zoals beschreven in de tekst. Bereid kortstondig twee buffers voor: een 100 millimolaire citraatbuffer en een 100 millimolaire citraatbuffer met vijf molair natriumchloride. Los BTA gadolinium DTPA op in 0,1 milliliter van elke bereide buffer om een uiteindelijke concentratie van één millimolair te verkrijgen. Behandel vervolgens een QuantiFoil koolstofgecoate grid met plasma met behulp van een C Resington 2 0 8 koolstofcoating bij vijf milliampère gedurende 40 seconden.De vitrificatieprocedure is een cruciale stap van de cryo-preparatie, aangezien deze waarborgt dat er een dunne laag glanzend ISIS wordt geproduceerd die geschikt is voor TAM-analyse. De waterige oplossing wordt tijdens de vitrificatie op het raster aangebracht met een geautomatiseerde FEI vitro bot. Dit omvat het aanbrengen van de sample op het raster, het wegnemen van overtollige vloeistof om een dunne film van de waterige oplossing op het raster te creëren en de daaropvolgende vitrificatie door het raster zeer snel in vloeibaar ethaan te dompelen.Na de vitrificatie wordt het behandelde raster overgebracht naar vloeibare stikstof om het te bewaren, waarna het monster-raster handmatig wordt overgebracht naar een autoloader-cassette, die eveneens gekoeld is met vloeibare stikstof. De volgende stap is het plaatsen van de cassette in de TUE cryo Titan, TEM auto Loader. De TUE Cryo Titan is uitgerust met een veldemissiekanon dat werkt op 300 kilovolt.Het vastleggen van de TAM-beelden vereist ervaring en een snelle behandeling. Dit komt doordat de elektronenbundel met hoge energie het preparaat beschadigt tijdens de beeldvorming. Leg beelden vast met een CCD-camera die is uitgerust met een energiefilter na de kolom. Aangezien gadolinium sterk paramagnetisch is en protonsignalen daardoor aanzienlijk zouden worden verbreed, is een ander schijfje gebruikt waarbij gadolinium werd vervangen door diamagnetisch yttrium en een oplossing van BT atrium.DTPA wordt klaargemaakt. Bereken hoeveel milligram BT atrium DTPA met een molecuulgewicht van 2 979 gram per mol nodig is om een doelconcentratie van één millimolair te bereiken. Los de bepaalde hoeveelheid BT atrium DTPA vervolgens op in 50 millimolair gederectrineerde succinaatbuffer in D₂O, waarna 0,6 milliliter van de resulterende oplossing in een Wilm LABA NMR-buis wordt gepipetteerd.Plaats het monster in een variant unity in een Nova 500 spectrometer, uitgerust met een vijf millimeter I-D-P-F-G probe van Varian. Voer de DOI-experimenten uit zoals besproken in de tekst, nadat een standaard proton-NMR is opgenomen door de 90 graden puls aan te passen en de mengtijden dienovereenkomstig te optimaliseren. De DOI one-shot pulsequentie wordt gebruikt na het bepalen van de zelfdiffusie van HDO in de referentieprobe van eierstokweefsel; in het monster wordt de diffusiecoëfficiënt van de aggregaten bepaald, waaruit de hydrodynamische straal kan worden berekend.Bereken tot slot de hydrodynamische stralen RH van de aggregaten met behulp van de Stokes-Einstein-relatie voor de diffusie van een sferisch deeltje. Het ionische karakter van de perifere gadolinium-DTPA-complexen introduceert frustratie in de eendimensionale groei van de disco-monomeren, waarvan de kern is ontworpen om te polymeriseren tot langgerekte staafvormige aggregaten. De balans tussen attractieve en repulsieve interacties bepaalt de grootte en de vorm van de aggregaten.Een krachtige techniek om de grootte en vorm van deeltjes en oplossingen te bepalen is een synchrotronbron. Small-angle X-ray scattering (SAXS). BTA-gadolinium-DTPA werd opgelost in een citraatbufferoplossing en de SAXS-profielen werden vastgelegd bij twee verschillende concentraties.Een helling die in het lage Q-gebied naar nul nadert, wijst op een gebrek aan vorm en isotropie in het aggregaat, wat duidt op de aanwezigheid van bolvormige objecten. De gegevens die bij verschillende concentraties zijn gemeten, werden gefit met een homogene monodisperse sferische vormfactor, wat leidde tot een berekende straal van 3.2 nanometers. De berekende geometrische straal van monomerisch disco, BTA gadolinium DTPA is 3.0 nanometers, wat de aanwezigheid van aggregaten met een aspectratio van bijna één bevestigt om verder bewijs te leveren voor de bolvorm en nanometergrootte van de zelfgeassembleerde objecten.Proton-diffusiegeordende NMR-spectroscopie is uitgevoerd. DOSY-NMR maakt de bepaling van de diffusiecoëfficiënten van de supramoleculaire aggregaten mogelijk, waaruit hun hydrodynamische straal kan worden berekend. De diffusiecoëfficiënt van de geaggregeerde diamagnetische dichotische amplifier in een gedeutereerde succinaatbuffer werd via de Stokes-Einstein-relatie bepaald op 0,69 × 10⁻¹⁰ m²/s.Voor de afzonderlijke objecten met een bolvormige omvang werd een hydrodynamische straal van 2,9 nanometers berekend. Deze maat komt uitstekend overeen met de waarde die uit SOX-gegevens voor BTA gadolinium DTPA is verkregen. Verder bewijs voor een succesvolle beheersing van de eendimensionale stapellengte werd verkregen uit cryo-TEM-micrografieën.De BTA gadolinium DTPA produceert de verwachte sferische objecten met diameters van ongeveer zes nanometer bij een concentratie van één millimolair, wat de resultaten van de so- en DOI-metingen bevestigt. De vorming van supramoleculaire polymeren in de vorm van staafjes met een hoge aspectratio is duidelijk waarneembaar in cryo-te-micrografieën bij een hoge ionsterkte. Elektrostatische afscherming is de meest waarschijnlijke verklaring voor deze bevinding.De vorm verandert van een sferisch aggregaat van ongeveer zes nanometers in diameter naar langwerpige staafjes met een diameter van zes nanometers en een lengte tot enkele honderden nanometers. De CD-spectra bij kamertemperatuur van BTA Gadolinium DTPA bij toenemende zoutconcentratie worden hier getoond. De BTA gadolinium DTPA-concentratie is 8 × 10⁻³ millimolair bij lage ionsterkte en 4 × 10⁻³ millimolair bij hoge ionsterkte.Hoewel er een aanzienlijk lagere concentratie wordt toegepast voor de CD-metingen, wijst het duidelijke katoeneffect op de aanwezigheid van intacte aggregaten, zelfs bij micromolaire concentraties. De vorm van het CD-spectrum verandert bij een toenemende zoutconcentratie, wat een goede indicatie is voor verminderde afstotende interacties aan de periferie van de stacks en een verbeterde pakking van de decos. Daarnaast vertonen de CD-koelingscurven van dezelfde oplossingen duidelijke verschillen in vorm.De temperatuur waarbij aggregatie begint, verschuift naar hogere temperaturen bij een hogere zoutconcentratie. Er wordt ook een toenemend coöperatief mechanisme zichtbaar, gekenmerkt door een abruptere toename van het CD-effect, terwijl de afkoelingscurve bij nul molair natriumchloride het best beschreven kan worden door een iso-smic zelfassemblagemodel dat duidt op een anti-coöperatief proces. De afkoelingscurve bij 1,0 molair natriumchloride is typerend voor een coöperatief zelfassemblageproces en kan worden beschreven door een nucleatie-elongatiemodel dat de thermodynamische parameters van de zelfassemblage van BTA gadolinium DTPA bij nul en één molair natriumchloride kwantificeert.Het gebruik van een coöperatief model laat duidelijk de afname van ka zien, wat de dimensieloze activeringsconstante is. Lagere waarden voor KA duiden op een hogere graad van coöperativiteit in het zelfassemblageproces, wat zich uit in de vorming van sterk verlengde supramoleculaire polymeren. Zoals waargenomen in cryo-TEM is het bij het toepassen van de gedemonstreerde experimentele technieken belangrijk om te onthouden dat alleen een combinatie van experimentele methoden zal leiden tot een betekenisvolle algemene beschrijving van de onderzochte dynamische nanomaterialen.Na het bekijken van deze video zou u een goed begrip moeten hebben van hoe breed toepasbaar onze gecombineerde experimentele benadering is en hoe deze kan helpen bij het beantwoorden van kernvragen op het gebied van zelfgeassembleerde nanomaterialen en superpolymeren.

controlling-size-shape-stability-supramolecular-polymers

Research

JoVE Journal

Engineering

Techniek

Dit werk beschrijft de vorming van poly(ethyleenglycol) (PEG) microgels via een fotogepolymeriseerde precipitatiereactie. Het verhogen van het moleculair gewicht van PEG verhoogde de diameter van de microgel en de zwellingsverhouding. Er worden eenvoudige aanpassingen aan de PEG microgel precipitatiereactie onderzocht voor toekomstige toepassingen van microgels als geneesmiddelafgiftesystemen en weefselengineering scafolds.

Kenmerken van neerslag gevormde Polyethyleen Glycol Microgels worden gecontroleerd door Moleculair gewicht van de reactanten

Een protocol voor de synthese en karakterisering van colloïden bekleed met supramoleculaire delen wordt beschreven. Deze supramoleculaire colloïden ondergaan zelf-assemblage bij de activering van de waterstofbruggen tussen de aan het oppervlak verankerde moleculen door UV-licht.

Synthese en karakterisering van Supramoleculaire colloïden

We presenteren een protocol om snel gigantische polymeervesikels (pGVs) te vormen. In het kort, polymeeroplossingen worden gedehydrateerd op gedroogde agarose-films die op dekglasjes zijn bevestigd. Rehydratie van de polymeerfilms resulteert in een snelle vorming van pGVs. Deze methode brengt de bereiding van synthetische gigantische vesikels voor directe toepassingen in biomimetische studies een grote stap vooruit.

Het vormen van Giant-sized polymeervesicles Met behulp van Gel-geassisteerde Rehydratatie

Dit artikel beschrijft een proces voor het produceren van zelfgeassembleerde polymere nanodeeltjes met behulp van zichtbare licht gemedieerde dispersiepolymerisatie. Het gebruik van zichtbaar licht met lage energie om de polymerisatie te controleren, maakt de reproduceerbare vorming van zelfgeassembleerde worm-achtige micelles mogelijk bij een hoog vast stofgehalte.

Facile Synthese van Worm-micellen door het zichtbare licht Mediated Dispersion polymerisatie onder toepassing van Photoredox Catalyst

Niet-geroerde precipitatie polymerisatie geeft een snelle, reproduceerbare prototyping aanpak van de synthese van stimuli-gevoelige poly (N -isopropylacrylamide) microgels smalle grootteverdeling. In dit protocol synthese, lichtverstrooiing karakterisering en enkel deeltje fluorescentie volgen van deze microgels in een wide-field microscopie setup worden gedemonstreerd.

Gecontroleerde Synthese en Fluorescentie Tracking of Highly Uniform Poly (<em&gt; N</em&gt; -isopropylacrylamide) Microgels

Hier presenteren we een protocol voor te bereiden en te visualiseren secundaire structuren (bijvoorbeeld vezels, toroïdale architecturen en nano- bolletjes) verkregen uit schroeflijnvormige polycarbodiimides. De morfologie gekenmerkt door zowel atomaire kracht microscopie (AFM) en scanning elektronenmicroscopie (SEM) bleek afhankelijk moleculaire structuur, de concentratie en het oplosmiddel van keuze.

Zelf monteren van morfologieën Verkregen uit rechte polycarbodiimide copolymeren en hun triazoolderivaten

Een werkwijze voor het drogen geïnduceerde zelfintegratie van megamolecular biopolymeren op de lucht-vloeistof grensvlak kristallijn is hier voorzien. Deze methodologie zal niet alleen nuttig zijn voor het begrijpen van de macroscopische mogelijkheden van biopolymeren, maar ook als een evaluatiemethode voor de zachte materialen in biomedische en milieugebied.

Methoden voor de Self-integratie van Megamolecular Biopolymeren op de drooglucht-LC Interface

Verschillende methoden voor het manipuleren van driedimensionale architectuur in hydrogels op basis van eiwitten zijn hier geëvalueerd met betrekking tot de eigenschappen van het materiaal. De macroporeuze netwerken zijn matiemaatschappij met een peptide cel-lijm, en hun haalbaarheid in celkweek wordt geëvalueerd met behulp van twee verschillende model cellijnen.

Gemakkelijke manipulatie van platforms in op basis van eiwitten Hydrogels voor cel cultuur toepassingen

Dit artikel beschrijft een proces voor het afstemmen van de grootte en crosslinking dichtheid van covalent kruisverwijzende nanodeeltjes van lineaire polyesters met hanger functionaliteit. Door afstemming synthese parameters (polymeer moleculair gewicht, hanger functionaliteit opneming en simulaties van de crosslinker), worden een nanoparticle van de gewenste grootte en crosslinking dichtheid bereikt voor drug delivery toepassingen.

Nanosponge Tunability in grootte en Crosslinking dichtheid

Hier presenteren we een protocol ter illustratie van de fabricage processen en de verifiërende experimenten van een semi-three-dimensional (semi-3D) stroom-focusing microfluidic chip voor druppel vorming.

Generatie van grootte bestuurde Poly (ethyleen Glycol) Diacrylate druppels via Semi-3-dimensionale Flow gericht Microfluidic apparaten

Polymersomen zijn zelfgeassembleerde polymere blaasjes die worden gevormd in bolvormige vormen om Gibb's Free Energy te minimaliseren. In het geval van medicijnafgifte zijn meer langwerpige structuren gunstig. Dit protocol stelt methoden vast om meer staafachtige polymersomen te maken, met langwerpige beeldverhoudingen, waarbij zout wordt gebruikt om osmotische druk te induceren en interne blaasvolumes te verminderen.

Modulerende vorm van polymersomen op polyesterbasis met osmotische druk

Leer hoe je de grootte, vorm en stabiliteit van supramoleculaire polymeren in water beheerst met behulp van zelf-assemblerende discotische amfifielen. Deze methode onthult de mechanismen van sfeer-naar-staaf overgangen.

Het beheersen van de grootte, vorm en stabiliteit van de supramoleculaire polymeren in water

Meer video's verkennen