Morfologias de auto-montagem Obtidos a partir helicoidais policarbodiimida copolímeros e seus derivados triazólicos
Summary
Aqui, apresentamos um protocolo para preparar e visualizar estruturas secundárias (por exemplo, fibras, arquiteturas toroidal, e nano-esferas) derivados de policarbodiimidas helicoidais. A morfologia caracterizado por, tanto a microscopia de força atómica (AFM) e microscopia electrónica de varrimento (SEM) foi demonstrado que depende da estrutura molecular, concentração, e o solvente de escolha.
Abstract
Um método fácil para a preparação de estruturas secundárias baseia-policarbodiimida (por exemplo, nano-rings ", crateras," fibras, looped fibras, redes, fitas fibrosas, agregados vermiformes, estruturas toroidais, e partículas esféricas) é descrito. Estes agregados são morfologicamente, influenciada pelas extensas interações hidrofóbicas cadeia cadeia do lado do lado dos fios policarbodiimida singulares, como inferido por microscopia de força atômica (AFM) e técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Polycarbodiimide- copolímeros g -polystyrene (PS-PCDs) foram preparados por uma combinação de métodos sintéticos, incluindo a polimerização de coordenação-inserção, de cobre (I) catalisada por azida de cicloadição alcino (CuAAC) "clique" química, e a transferência de átomo de polimerização por radicais (ATRP ). PS-PCDs foram encontrados para formar arquitecturas toroidais específicas a baixas concentrações em CHCl 3. Para determinar a influência de um meio solvente mais polar (isto é, </em> THF e THF / EtOH) no comportamento de agregação do polímero, um número de compostos representativos PS-PCD foram testados para mostrar partículas esféricas discretas dependentes da concentração. Estes estudos fundamentais são de interesse prático para o desenvolvimento de procedimentos experimentais para as arquiteturas desejáveis por dirigido auto-montagem em película fina. Estas arquitecturas podem ser explorados como portadores de drogas, enquanto que outras alterações morfológicas representam certo interesse na área dos novos materiais funcionais.
Introduction
A hélice é um motivo quiral ubíqua observado na natureza. sistemas biológicos complexos e seus componentes, tais como proteínas, polipéptidos, ADN e, todos utilizam a estrutura helicoidal como meio de realizar tarefas complexas para aplicações como o armazenamento de informação, o suporte de transporte molecular do tecido, e as transformações químicas localizadas.
Macromoléculas poliméricas helicoidais 1 ter sido um alvo para o desenvolvimento de materiais funcionais e compostos possuindo propriedades interessantes, o que permitiu a sua utilização prática em muitas áreas 2, 3, 4, 5. Até agora, numerosos andaimes helicoidais 6, 7, 8, 9, bem como os seus motivos de estrutura secundária, têm sido exploradas com sucesso tO alcançar resultados promissores, tanto no campo da engenharia físicas 10, 11, 12, e em aplicações biológicas, 13 14. Os estudos atuais representam uma extensão lógica dos nossos esforços anteriores para sintetizar opticamente policarbodiimidas alcino activos aos quais um ou dois radicais alcino modificáveis por unidade de repetição 15, 16, 17.
Recentemente, foi relatado 22 a homo- e co-polimerização de monómeros que conduzem à carbodiimida macromoléculas helicoidais quirais – uma família de (R) – e (S) -polycarbodiimides com grupos pendentes modificáveis que oferecem ainda a funcionalização através de uma CuAAC "clique" protocolo. policarbodiimidas terminada-Br obtidos a partir dos seus respectivos precursores foram etinilo shown para atuar como macroinitiators ATRP em -polymerization enxerto com estireno 23.
O objectivo específico deste manuscrito é fornecer um guia prático para caracterizações morfológicas (medições AFM e inspeção SEM) das estruturas secundárias formadas a partir de PS-PCDs sintetizados a partir de seus precursores etinil correspondentes usando um protocolo clique conhecida 21. Em particular, os dados experimentais, tais como o solvente de escolha, a temperatura, o método de deposição, o substrato escolhido para a deposição, e a estrutura de polímero, mostraram-se altamente importante para obter morfologias específicas (por exemplo, fibras, incluindo e direita sentidos canhotos helicoidais; nano-esferas; e nano-anéis). Eles também podem ser de uso para o desenvolvimento de materiais com propriedades ajustáveis baseado em policarbodiimidas com arquitectura quiral controlado com precisão.
Protocol
Representative Results
Discussion
Em resumo, o método de deposição de revestimento por rotação representa uma maneira conveniente para gerar reprodutivelmente morfologias do tipo múltiplo, incluindo agregados semelhantes a fibras, fitas, estruturas vermiformes, redes fibrilares, looped fibras, toros, e superhelices, a partir de qualquer policarbodiimidas alcino ou a partir de seus respectivos derivados de PS-(isto é, polycarbodiimide- -polystyrenes g). Assim, a polimerização de coordenação de inserção, juntamente com uma m…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos a concessão NSF-MRI (CHE-1126177) usado para comprar o instrumento Bruker Avanço 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 |
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