Morphologies auto-assemblage obtenu à partir hélicoïdaux polycarbodiimide Copolymères et leurs dérivés triazole
Summary
Ici, nous présentons un protocole pour préparer et visualiser les structures secondaires (par exemple, des fibres, des architectures toroïdaux et nano-sphères) dérivées de polycarbodiimides hélicoïdaux. La morphologie caractérisée à la fois par microscopie à force atomique (AFM) et la microscopie électronique à balayage (SEM) a montré dépendre de la structure moléculaire, la concentration et le solvant de choix.
Abstract
Une méthode facile pour la préparation de structures secondaires à base de polycarbodiimide (par exemple, nano-anneaux, "cratères" , des fibres, des fibres en boucle, réseaux fibreux, des rubans, des agrégats semblables à des vers, des structures toroïdales, et les particules sphériques) est décrite. Ces agrégats sont morphologiquement influencées par des interactions hydrophobes à chaîne latérale à chaîne latérale extensives des brins de polycarbodiimide singulier, comme déduit par microscopie à force atomique (AFM) et la microscopie électronique à balayage (MEB) des techniques. Polycarbodiimide- copolymères g de -polystyrène (PS-PCD) ont été préparés par une combinaison de méthodes de synthèse, y compris la polymérisation de coordination d'insertion, de cuivre (I) catalysées azoture cycloaddition alcyne (CuAAC) "cliquez sur" la chimie, et transfert d'atome radicalaire (ATRP ). PS-PCDs ont été trouvés pour former des architectures toroïdaux spécifiques à des concentrations faibles dans CHCl 3. Afin de déterminer l'influence d'un milieu solvant plus polaire ( par exemple, </em> THF et THF / EtOH) sur le comportement d'agrégation de polymère, un certain nombre de composites PS-PCD représentatifs ont été testés pour montrer des particules sphériques de concentration-dépendante discrètes. Ces études fondamentales sont d'un intérêt pratique pour l'élaboration de procédures expérimentales pour les architectures souhaitables par dirigées auto-assemblage en couche mince. Ces architectures peuvent être exploités en tant que vecteurs de médicaments, tandis que d'autres résultats morphologiques représentent un certain intérêt dans le domaine des matériaux fonctionnels nouveaux.
Introduction
L'hélice est un motif chiral omniprésent observé dans la nature. Les systèmes biologiques complexes et de leurs composants, tels que des protéines, des polypeptides et l'ADN, utilisent tous la structure hélicoïdale en tant que moyen d'exécution de tâches complexes pour des applications telles que le stockage de l'information, le support de transport moléculaire des tissus et des transformations chimiques localisées.
Macromolécules polymères hélicoïdaux 1 ont été une cible pour la conception de matériaux fonctionnels et composites possédant des propriétés intéressantes, ce qui a permis leur utilisation pratique dans de nombreux domaines 2, 3, 4, 5. Jusqu'à présent, de nombreux t échafauds hélice 6, 7, 8, 9, ainsi que leurs motifs de structure secondaire, ont été utilisées avec succèso obtenir des résultats prometteurs, tant dans le domaine de l' ingénierie physique 10, 11, 12 et dans les applications biologiques 13, 14. Les études actuelles représentent une extension logique de nos efforts antérieurs pour synthétiser optiquement polycarbodiimides alcyne actifs portant un ou deux fragments alcyne modifiables par unité de répétition 15, 16, 17.
Récemment, nous avons rapporté 22 l'homo- et co-polymérisation de monomères carbodiimide conduisant à des macromolécules hélicoïdaux chiraux – une famille de (R) – et (S) -polycarbodiimides avec des groupes latéraux modifiables qui offrent en outre fonctionnalisation par un CuAAC "cliquez sur" protocole. Br polycarbodiimides de terminaison obtenus à partir de leurs précurseurs respectifs sont éthynyle shown pour agir en tant macroinitiateurs ATRP dans la greffe -polymerization avec le styrène 23.
L'objectif spécifique de ce manuscrit est de fournir un guide pratique pour les caractérisations morphologiques (mesures AFM et SEM inspection) des structures secondaires formées à partir de PS-PCDs synthétisés à partir de leurs précurseurs de éthynyle correspondants à l'aide d' un clic protocole bien connu 21. En particulier, les détails expérimentaux, tels que le choix de solvant, la température, le procédé de dépôt, le substrat choisi pour le dépôt et la structure du polymère, se sont révélés être très important d'obtenir des morphologies spécifiques (par exemple, des fibres, y compris les droitiers et sens gauchers hélicoïdaux, des nano-sphères, et nano-anneaux). Ils peuvent également être utiles pour le développement de matériaux ayant des propriétés accordables basés sur polycarbodiimides à l'architecture chiral contrôlée avec précision.
Protocol
Representative Results
Discussion
En résumé, le procédé de dépôt spin-revêtement représente un moyen pratique pour générer de manière reproductible morphologies de type multiple, y compris les agrégats semblables à des fibres, des rubans, des structures semblables à des vers, des réseaux fibrillaires, en boucle des fibres, des tores, et superhelices, provenant soit polycarbodiimides alcyne ou de leurs PS dérivés respectifs (ie, polycarbodiimide- g -polystyrenes). Ainsi, la polymérisation de la coordination d'inser…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous tenons à remercier la subvention NSF-IRM (CHE-1126177) utilisé pour acheter l'instrument Bruker Advance III 500 RMN.
Materials
| styrene | Sigma-Aldrich | S4972-1L | reagent |
| N,N,N′,N′′,N′′- Pentamethyldiethylenetriamine (PMDETA) | Sigma-Aldrich | 369497-250ML | reagent |
| Copper(I) iodide | Sigma-Aldrich | 215554-5G | reagent |
| Copper(I) chloride | Alfa-Aesar | 14644, 5G | reagent |
| 1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene (DBU) | Sigma-Aldrich | 139009-100G | reagent |
| N,N-dimethylformamide (DMF) | Sigma-Aldrich | 227056-100mL | solvent |
| Tetrahydrofuran (THF) | Acros-Organics | B0320346 | solvent |
| Chloroform | Sigma-Aldrich | 372978-100mL | solvent |
| Methanol | Fisher-Chemical | A411-20 | solvent |
| 20 mL glass scintillation vials | Cole-Palmer | UX-08918-03 | glassware |
| 1-Dram vials (15 x 45 mm) | Kimble-Chase | KIM-60965D-1 | glassware |
| 13 mm syringe filter with 0.45µm PTFE membrane | VWR International | 28145-493 | membrane filter |
| Silicon wafer disks (25.4± .5 mm) | Wafer World, Inc | S076453 | AFM substrate |
| Corning Stirrer/Hot Plate | Hot Plate | PC-420 | heating device |
| single stage Unilab mBraun glove box | Unilab | 12-109 | glove box |
| Nanoscope IV-Multimode Veeco AFM-machine | Veeco | 3100 Dimension V Atomic Probe Microscope | AFM-instrument |
References
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