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'Nanocage'工具解开(分子)意大利面

信息来源:星火计划 发布时间:【2020-08-17 】 点击次数:
佛蒙特大学的一组科学家发明了一种新工具-他们称之为“纳米管”-可以捕获并弄平聚合物分子大小的缠结。
 
 
负责这项新研究的UVM化学家Severin Schneebeli说,一旦拉开了一条由蛋白质或塑料制成的棘手的聚合物链,“那么我们就可以仅激活所需的聚合物,而其余的则不用激活。” 他说,这种工具的工作原理类似于从针孔中拉出一团螺纹,“开辟了一种新的方式来创建从未制造过的定制材料,”他说。这些可能包括纳米级药丸涂层,这些药丸涂层包裹着单分子药物或由精确排列的塑料束以原子级组装而成的新工业产品。
 
该工具由具有特殊“形状导向”氢键的分子边缘组成,比销头小数千倍,可以选择较短的聚合物链,而留下较长的链,表明纳米笼可用于选择性地发现材料汤中分子的特定大小。Schneebeli说:“它是有选择性的,以前从未做过。” 这项研究是科学界首次在实验室中区分并激活不同尺寸的聚合物链,这为精密化学的新可能性打开了大门。
 
这项新研究发表在6月版的《化学》杂志上。
佛蒙特大学的博士后研究员Mona Sharafi帮助开发了一种纳米级工具,可以解开蛋白质,塑料或其他聚合物的结。化学的进步被称为“纳米”,有望帮助创造新型的工业和生物材料。图片来源:Joshua Brown / UVM
 
大自然知道
 
纳米笼的功能对科学来说是新的,但对自然却不是。数十亿年以来,生命不断发展,人们只选择想要解开并打开的蛋白质或其他生物结的一部分,即科学家所说的“功能化”。但是人们很难做同样的事情。UVM科学家写道:“尽管有很多生物学方面的例子,但仍然难以对人造聚合物进行有效和选择性的修饰。”
 
不管是改变生物链(如DNA),还是改变工业材料(如塑料),这种新的四面体形工具都有望让科学家们完成自然界已经做好的事情。这项新研究的主要作者,佛蒙特大学(University of Vermont)博士后研究员莫娜·撒拉菲(Mona Sharafi)说:“在实验室中,组装四面体在我们进行测试之前花费了多年的努力。”伊朗。她说:“这完全是人造的,但受到自然的启发。”
 
 
 
强力聚合物
 
这个词聚合物来自一对是不是意味着希腊单词“许多地方。” 聚合物就是这样:由巨大分子组成的材料,由许多重复部分组成。它们出现在许多日常产品中。有些是天然的,例如橡胶和虫胶。许多材料是合成材料,可用于生产日常生活中的许多材料,从购物袋到尿布,从衣服到水管。可以在分子水平的整齐的长字符串中找到聚合物,也可以将它们绑在令人讨厌的结中,例如十亿股细意大利面条。
 
大自然已经弄清了如何合成这些巨大分子(如DNA等生物聚合物)以及如何编辑和激活选定部分的方法。人们已经非常擅长制造新的合成聚合物,但并不擅长选择和编辑它们。许多科学家和工程师—致力于可再生能源的新应用(例如,下一代太阳能电池),精密药物(例如将癌症药物运送至人体的特定部位)和先进的电子产品(包括弹性装置)–希望与UVM团队合作,以更好的控制和效率具有复杂拓扑结构的功能聚合物。” 在美国国家科学基金会和美国国立卫生研究院的支持下(支持由UVM化学家李建宁指导的计算研究),对纳米笼子的研究提供了一种新的工具-“解开结,打开聚合物,以前是无法访问的。” UVM的Mona Sharafi说。“我们已经打开了一些大的东西。”
 

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