in , ,

مضخة صغيرة تقوم ببناء مُركبات البيروتاكسين بدقة

طور باحثون من جامعة نورث وسترن الطريقة الأكثر دقة لبناء بولي أركتوكسان ، وهو بوليمر مغلق ميكانيكيًا للمواد الهلامية ذات الحلقة الانزلاقية ومواد قطب البطارية ومنصات توصيل الأدوية.

جزيء يشبه القلادة مصنوع من حلقات مترابطة على سلسلة بوليمر ، من الصعب بناء بولي روتاكسان. طريقة جديدة من مختبر السير فريزر ستودرات الكيميائي الحائز على جائزة نوبل السير فريزر ستودارت تستخدم مضختين جزيئيتين اصطناعيتين لتركيب الحلقات على كل طرف من سلسلة البوليمر. تسمح المضخات الصغيرة للباحثين بالتحكم بدقة في عدد الحلقات التي تمر على البوليمر.

وقال ستودارت: “لم يتم تصنيع هذه المركبات من قبل بهذه الدقة من قبل”. “بدون القدرة على تحديد بنية البوليمر بدقة ، لا يمكنك ضبط الخصائص الإجمالية للمادة.”

  • ستنشر الورقة يوم الجمعة 12 يونيو في مجلة ساينس.

ستودارت هو أستاذ مجلس الأمناء في كلية وينبرغ للفنون والعلوم في نورث وسترن. يونان تشيو ، زميل ما بعد الدكتوراه في مختبر ستودارت ، هو أول كاتب للصحيفة.

لقد درس الباحثون polyrotaxanes لسنوات ، مفتونين و منبهرين بخصائصهم الميكانيكية المرنة وإمكانات المواد التي تحتوي عليها للشفاء الذاتي. ولكن ، حتى الآن ، كان من المستحيل بناء هذه البوليمرات الواعدة بعدد دقيق من الحلقات.

طور معمل السير فريزر ستودارت الطريقة الأكثر دقة لبناء بوليوتاكسان ، باستخدام مضخة جزيئية اصطناعية تقوم بتثبيت الحلقات على سلسلة بوليمر. الائتمان: جامعة نورث وسترن

قال تشيو “تقليديا ، يمزج الباحثون الحلقات والبوليمرات معا ، ويشكلون معقدات الاندماج من خلال تفاعلات غير تساهمية”. “لكن لم يستطعيون معرفة عدد الحلقات الملولبة حتى قمت بتحليلها لاحقًا باستخدام الميكروسكوب بالرنين المغناطيسي النووي. يمكن للأشخاص التحكم تقريبًا في النسبة المئوية للحلقات إلى حد ما ، لكنها لا تزال تقديرية”.

للتغلب على هذا التحدي ، استخدم باحثو نورث وسترن مضخة جزيئية اصطناعية ، تم تطويرها في مختبر ستودارت في عام 2015. و تعد الأولى من نوعها ، تقوم المضخة بسحب الطاقة من تفاعلات الأكسدة والاختزال ، مما يدفع الجزيئات من حالة منخفضة الطاقة إلى حالة طاقة عالية .

لبناء بولي روتاكسان تستخدم المضخة تفاعلات الأكسدة والاختزال المتكررة إما كيميائيًا أو كهربيًا كيميائيًا ، حيث يكتسب الجزيء أو يفقد الإلكترونات. في البداية ، تكون المضخة – الموجودة عند طرفي سلسلة البوليمر – والحلقات مشحونة بشكل إيجابي ، وبالتالي تتنافر.

عند حقن الإلكترونات ، تتغير الوحدات في كل من المضخات والحلقات من الحالة الموجبة إلى الحالة الموجبة الموجبة. فجأة ، تنجذب الحلقات إلى رؤوس المضخة والخيط على طرفي سلسلة البوليمر. الأكسدة اللاحقة تزيل الإلكترونات ، وتستعيد الشحنات الإيجابية. تحاول الحلقات الهروب ولكن لا يمكن ذلك بسبب الوحدات المشحونة بشكل إيجابي في طرفي سلسلة البوليمر. يسمح التسخين الخفيف للحلقة بالمرور فوق نتوء السرعة على سلسلة البوليمر. تكرر المضخة هذه العملية لتجنيد الحلقات في أزواج على سلسلة البوليمر.

وقال تشيو “يمكننا اضافة ما يصل إلى 10 حلقات في الخيط”. “لكننا نعتقد أننا مقيدون فقط بطول سلسلة البوليمر المختارة. إذا ضاعفنا طول البوليمر ، فيمكننا مضاعفة عدد الحلقات.”

يعتقد الفريق أيضًا أنه باستخدام هذه الطريقة ، يمكنهم استخدام العديد من أنواع البوليمرات المختلفة لإنشاء مركبات تقليدية و غير تقليدية ذات خصائص غير عادية.

قال ستودارت: “أنا متحمس جدًا لهذا البحث”. “لقد طرحتها هناك مع بعض أفضل الأوراق التي ارتبطت بها خلال الخمسين سنة الماضية.”

لمعلومات اكثر :

  •  “A precise polyrotaxane synthesizer” Science (2020). من هنا

What do you think?

Comments

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

Loading…

0

دراسة …. نصف الأرض سليمة نسبياً من التأثير البشري العالمي

دراسة …. الحمض النووي دينيسوفان يؤثر على الجهاز المناعي لسكان أوقيانوسيا المعاصرين