聚合物凝胶几十年来一直在研究由于其独特的和高度可调的理化性质。今天,他们的应用程序范围从药物输送系统能量存储设备,和最近开发的变色能力,进一步应用程序可能是迫在眉睫。
图片来源:Gilmanshin / Shutterstock.com
聚合物凝胶是什么?
聚合物凝胶三维交联的聚合物网络在溶剂肿胀。柔软和大变形能力,长时间的网络聚合物分子的溶剂,使凝胶其可靠性。
可以说他们的最有趣的特性是实质性的肿胀和崩溃他们可以接受的环境条件,如温度、pH、离子强度。这种现象称为体积相变,导致极大的兴趣stimuli-responsive凝胶在生物医学领域的应用,对于人造肌肉,例如葡萄糖传感器,和组织支架。
聚合物链的非齐次性质和低体积分数意味着聚合物凝胶本身是弱,但一直存在不断增长的机械需求强劲的凝胶用于可穿戴电子产品、柔软的机器人,和可编程的机械活动材料。欧洲杯足球竞彩为了达到这个目标,各种策略可以增加他们的机械强度,如将填充纳米颗粒,创建一个double-network凝胶结构,通过几何约束或增加凝胶均匀性。欧洲杯猜球平台
力探针
发展机械健壮的聚合物凝胶的符号导致研究者Takuya Yamakado和Shohei齐藤创建一个新的“力探针”这是兼容这种凝胶。
力调查允许测量反应速率的函数的恢复力在一个分子拉伸或压缩,使局部应力分布的定量映射在分子水平上。这可以通过颜色的变化来显示和发光反应显示的调查。Yamakado和Saito(2022)因此确定将这些探测器的相当大的价值的薄弱和脆弱的聚合物凝胶可以经常分裂和裂纹没有警告。
他们最近的研究的延续以前的工作由斋藤和他的同事们在发展中v型分子,称为拍打分子力探针(瓣),颜色从蓝色变为绿色荧光,当其两侧结构,或翅膀,夷为平地了足够的力量(pico nanonewton范围)。
这皮瓣与聚合物电影工作,但立即把聚合物凝胶荧光绿色,没有任何外力。因此,Yamakado和齐藤决定修改皮瓣的分子设计,使探针结合使用常见的聚合物凝胶。
新力量调查
持久的荧光绿色的聚合物凝胶是由于自发激发态整平(平)的溶剂化皮瓣分子。研究人员推测,通过替换两个anthraceneimide拍打着翅膀pyreneimide的激发态能量剖面将调谐抑制不必要的整平,使皮瓣的探针函数在聚合物凝胶是看到电影。
pyreneimide翅膀,本身一个芘土卫四导数,缩合反应合成的芘土卫四和芳香胺。然后他们被附加到相同的弹性环辛四烯(COT)联合使用之前通过在混合溶剂氯仿和乙酸的反应而被加热。
从AZoM:聚合物结构属性如何影响药物交货吗?
由此产生的结构修改皮瓣给同一blue-to-green颜色改变聚合物电影和提高了激发态能量势垒为假设。这不仅使分子作为一个力探针在潮湿的条件下的聚合物凝胶,但也扩大了动态范围的压力诱导聚合物荧光光谱变化的电影。
最后,Yamakado和齐藤证明力探测功能的新开发的皮瓣在聚合物凝胶在非均匀应力分布从支持的小金属邮票。颜色变化压缩胶只是用肉眼可见的比率荧光成像技术,这足以给真正的压缩应力的定量评价。
影响的研究
研究人员希望这个皮瓣的增强功能,允许进一步研究聚合物链动力学和更严格的聚合物凝胶的发展。他们还指出,使用探针增加亲水性(亲水性)的凝胶将使细胞膜张力探测。
类似的研究Kotani et al .,(2022),研究了襟翼在其他高分子材料,得出相同的结论。欧洲杯足球竞彩他们发现,分子水平上监测应力集中使聚合物的流变学的新见解。即,他们发现了一个经过区域的局部应力集中交联聚合物几乎是主链的两倍。这一观点可以清楚地指导更严格的高分子材料的合理设计,目前,由于Yamakado和斋藤的研究,包括聚合物凝胶。欧洲杯足球竞彩
应用程序
艰难的聚合物凝胶有广泛的应用。在生物医学领域,例如,这种凝胶可以用于软骨和肌腱组织工程人工皮肤和发展智能假肢,或用于创建严格的药物运载工具。
在其他地方,艰难的聚合物凝胶可以缓解压力越来越大宝贵的原材料制造的锂离子电池。欧洲杯足球竞彩Miguel et al。(2020)提出了铝离子电池的好处是一种可持续的选择和进一步使用强硬的聚合物凝胶的潜在好处电池的电解液。
对细胞膜张力探测可能同样引人入胜。细胞膜张力调节许多细胞功能是至关重要的包括细胞分裂和细胞迁移,但事实证明很难衡量与现有技术入侵细胞,常常不准确。
评估膜张力和其他细胞转导机制通过张力探测器预计将使我们更好地了解疾病的发展如皮肤紊乱,肌肉萎缩症和癌症。
引用和进一步阅读
门敏,K。,金正日,s和Koh, H。,2022年。分子张力探测量化Cell-Generated机械部队。分子和细胞,pp.26-32 45 (1)。https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/欧洲杯猜球平台articles/PMC8819489/
科罗姆,。Derivery E。、Soleimanpour年代。Tomba C。,等。酒井法子,N。Gonzalez-Gaitan, M。、Matile s和面糊。,2018年。荧光膜张力调查。化学性质,10 (11),pp.1118 - 1125。https://www.nature.com/欧洲杯猜球平台articles/s41557 - 018 - 0127 - 3
Dannert C。斯托克,b和二叠纪,R。,2019年。Nanoparticle-Hydrogel复合材料:从分子相互作用的宏观行为。聚合物、11 (2)p.275。https://www.mdpi.com/2073-4360/11/2/275
福克斯,S。Shariati k和马,M。,2019年。专业严格的水凝胶及其生物医学应用。先进医疗材料欧洲杯足球竞彩9 (2)p.1901396。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adhm.201901396
顾,Z。黄,K。罗,Y。张,L。旷,T。、陈、z和辽、G。,2018年。双网络水凝胶用于组织工程。电线纳米和纳米生物,10 (6)。https://wires.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/wnan.1520
Kotani, R。Yokoyama S。、Nobusue年代。山口,S。Osuka,。、Yabu h和齐藤,年代。,2022年。桥接pico-to-nanonewtons比率计力探针的监测纳米聚合物物理伤害之前。自然通讯13 (1)。https://www.nature.com/欧洲杯猜球平台articles/s41467 - 022 - 27972 - y
李X。中川,S。信,Y。渡边,n和Shibayama, M。,2019年。灵活和高度有序的三维网络聚合物凝胶合成通过债券渗流。欧洲杯线上买球科学的进步5 (12)。https://www.欧洲杯线上买球science.org/doi/10.1126/sciadv.aax8647
马诺,J。,2008年。Stimuli-Responsive聚合物系统生物医学应用。先进工程材料欧洲杯足球竞彩,10 (6),pp.515 - 527。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adem.200700355
米盖尔,。加西亚,N。格雷戈里奥,V。,a, Tiemblo Lopez-Cudero P。,2020年。艰难的聚合物凝胶电解质铝二次电池基于尿素:三氯化铝,由一个新的无溶剂和可伸缩的过程。聚合物,p.1336 12 (6)。https://www.mdpi.com/2073-4360/12/6/1336
Yamakado, t和齐藤,年代。,2022年。比率计扑力探针,聚合物凝胶。美国化学学会杂志》上,144 (6),pp.2804 - 2815。https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.1c12955
免责声明:这里的观点是作者表达他们的私人能力,不一定代表AZoM.com T /有限的观点AZoNetwork这个网站的所有者和经营者。这个声明的一部分条款和条件本网站的使用。