Грихан - Наука и Жыжызнь (grihanm) wrote,
Грихан - Наука и Жыжызнь
grihanm

Category:

Eщё немного о самосборке

Недавно поболтали о самосборке небольших молекул. Настала очередь полимеров.

Наверняка многие слыхали про мицеллы - структуры, которые образуются, например, при растворении мыла в воде. Одна часть молекулы мыла растворима, а другая как масло - стремится от воды убежать. Так получаются вот такие симпатяшки. Опять же надо заметить - это именно самосборка. В воду кидают совершенно аморфный кусок мыла, а шарики и поверхности получаются сами по себе.

Мицеллы сверху в разрезе - так-то они шарики


Собственно на этом нехитром принципе полно биомолекул построено: белки так скручиваются - чтоб гидрофобные (нерастворимые в воде) части были внутри трёхмерной структуры белка - вдали от воды, а гидрофильные - наоборот, снаружи. Ну и мембраны в клетках само собой.


С этого же начиналось исследование самосборки блочных со-полимеров, когда их научились делать. Полимер если кто не знает - это длинная молекула состоящая из повторяющихся фрагментов. Со-полимер - это когда есть несколько типов повторяющихся фрагментов. А блочный со-полимер (БСП) - это когда фрагменты идут блоками, одна часть полимерной нитки состоит из одного материала, а другая часть - из другого. Вот это, например, трёхблочный со-полимер, в котором крайние блоки собраны из одних повторяющихся фрагментов, а центральный из других.





Так вот делали БСП с разной растворимостью блоков (само собой не только в воде) и проверяли в какие структуры они самособираются, и зависимость этой самосборки от разных факторов: длины блоков, их связки, порядка, температуры итд. Это всё было довольно забавно, но это не привело к формированию каких-то особых структур, которые нельзя было бы сделать из того же мыла. Ну разве что выяснили, что изредка, в очень специфических условиях, можно получать мицеллы цилиндрической формы - такие из мыла получить пожалуй не получится. Позже однако научились таки делать БСП, из которых цилиндры получить не слишком тяжело - для этого надо чтоб один из блоков при самосборке кристаллизовался в центре цилиндра. Апропос именно из них недавно получились Летающие Макаронные Монстры.

Получение циллиндрических мицелл из БСП:



Гиганский прорыв произошёл буквально пять лет назад: в 2007ом году Science опубликовали статью с принципиально новой концепцией - научились создавать условия для самосборк цилиндрических блочных со-мицелл с полностью контролируемой длиной блоков. Для этого сначала выращивается цилиндрическая мицелла из БСП1, а потом к ней добавляется другой БСП2, у которого один из двух блоков идентичен БСП1 и сокристаллизуется с ним. Забавно, что часть исследований была выполнена в том же Бристольском университете, в котором почти сто лет назад впервые определили в какие именно структуры самособираются молекулы мыла в воде.

Получение блочных со-мицелл:


А вот так они выглядят в трансмиссионном электронном микроскопе:




И чтоб никто не сомневался, что это таки химия - формулы:


С тех пор эти штуки - блочные со-мицеллы - были исследованы в хвост и в гриву, наделано красот, которые описать десяти постов не хватит, и уже даже есть кое-какие индустриальные применения. Покажу пожалуй последнее счастье, только что принятое Angewandte Chemie, которое даже приснится не могло тем, кто начинал исследовать структуры растворённого мыла в воде.


Мне почему-то кажется, что и без комментариев всё понятно. Вкратце - к блочным со-мицеллам (слева) добавляют растворитель в котором плохо растворим средний блок, и получаются супермицеллы (в центре), чья структура зависит от длины центрального блока (схематически изображено справа). Длина чёрной линии на картинках 500 нанометров.

А сейчас готовится новая статья в Science с новым прорывом. Но о ней ещё рано.

UPD: http://elementy.ru/news/431879
Tags: Самосборка, Химия
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 10 comments