Невероятное количество последних технологических достижений и новых технических приложений, идти рука об руку с прогрессом в области материаловедения. Дизайн и манипуляции материалов на наноуровне (то есть, порядка миллиардных долей метра) стал горячей темой. В частности, nanosheets, которые являются ультра-тонкий 2Д планарных структур с поверхностью в диапазоне от нескольких микрометров до миллиметров, в последнее время привлекает много внимания из-за их выдающиеся механические, электрические и оптические свойства. Например, органические nanosheets обладают огромным потенциалом в качестве биомедицинского или биотехнологического инструментария, в то время как неорганические nanosheets может быть полезно для накопления энергии и сбора урожая.
Но что, если мы могли бы перейти из 2D nanosheet структуры к молекулярной 3D структуры контролируемым и обратимым образом? Ученые из Токио технологий и Токийского университета провели исследование на такой обратимой 2Д-3Д преобразование, мотивированы его потенциальных применений. В своем исследовании, опубликованном в современных материалов, они в первую очередь ориентированы на преобразование сферических липидных везикул (пузырьковых структур) в 2D nanosheets через совместные действия двух соединений: мембрана-подрывной кислых пептид под названием E5 и катионоактивный сополимер называют Поли(группы аллиламинов)-графт-декстран (или паа-г-Декс, для краткости). Затем они попытались восстановить липидный nanosheets обратно в свой 3D форма пузырьков путем изменения конкретных условий, таких как рН, или с помощью ферментов, и нашли, что эта реакция была обратимой.
Таким образом, с помощью различных экспериментов, ученые выяснены механизмы и молекулярные взаимодействия, которые делают это обратимое преобразование возможно. В водных средах, плоские липидные бислои имеют тенденцию быть нестабильными, потому что некоторые из их гидрофобные (водоотталкивающие) хвосты подвергаются по краям, что приводит к образованию пузырьков, которые гораздо более стабильны. Однако, пептида Е5, когда свернутый в спиральную структуру с помощью паа-г-Декс, может разрушить мембрану везикулы в форме 2Д nanosheets. Эта пара соединений объединить в пояс-как структура по краям nanosheets, в процессе, который является ключом к стабилизации их. Профессор Ацуши Маруяма, который возглавлял это исследование, объясняет: «в таблице структуры, наблюдаемой в присутствии Е5 и паа-г-Декс, сборка E5 и сополимера по краям листа вероятностью предотвращает воздействие гидрофобного края для водной фазы, стабилизируя таким образом nanosheets.» Листы могут быть преобразованы обратно в сферические везикулы, сорвав пояс-как структура. Это может быть сделано, например, при добавлении натриевой соли Поли(vinylsulfonic кислоты), который изменяет форму спирали Е5.
Эксперименты ученых показали, что nanosheet очень стабильный, гибкий и тонкий; это свойства, которые являются ценными в исследованиях биомембран и приложений. Например, 2Д-3Д процесс преобразования может быть использован для инкапсуляции молекул, таких как наркотики, в везикулах, превращая их в листы, а затем обратно в сферы. «Липидные везикулы используются как для фундаментальных исследований и практических применений в фармацевтической, пищевой, косметической науки. Умение контролировать формирование nanosheets и пузырьки будут полезны в этих областях», — заключает профессор Маруяма. Несомненно, улучшая нашу способность манипулировать миром наноструктурном принесет положительные макроскопические изменения в нашей жизни.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!