Patrick

Molécula gigante sintetizado

 La producción de moléculas comparables a grandes bio-moléculas en tamaño, forma y estructura es un viejo sueño de los químicos orgánicos. Un equipo internacional de investigadores liderado por A. Dieter Schlüter del Departamento de Ciencia de los Materiales en la ETH Zurich ha conseguido sintetizar el mayor macromolécula hasta la fecha.Construir moléculas de cadena casi sin fin de largo por la unión química de las moléculas pequeñas en conjunto es fácil. Sin embargo, las barras de la construcción, esferas, fibrillas, membranas y otras estructuras definidas en 3 dimensiones con una forma estable, algo que es una cuestión de rutina en la naturaleza y se consigue en todos los virus simple - que, hasta ahora, presenta problemas insolubles para la ciencia. Esto es debido a la longitud solo no es suficiente para producir una forma tridimensional. Un reto para polímero químico Dieter Schlüter: ". Para producir un polímero de espesor no se puede sólo monómeros festón con grandes unidades de ramificación y unirlos" El 3-dimensional (estérico llamada) obstáculo sería demasiado grande.La solución es un procedimiento inspirado en un proceso natural: dendríticas (en forma de árbol) el crecimiento. Monómeros que llevan sólo muy pequeñas ramificaciones están unidos entre sí linealmente para formar el polímero base (PG1) - el tronco, por decirlo así. El material de partida para este es un metacrilato de metilo. El esqueleto del polímero resultante consiste en promedio de 10.600 unidades repetidas, cada una con dos aminas terminales, haciendo un total de 21.200. Estas aminas son como ramas, en cada una de ellas idénticas unidades de ramificación (dendrones) se injertan para seguir la ramificación. Cuatro fases de crecimiento "," producir fideos en forma de objetos con una masa molecular de 200 millones de Dalton y un diámetro de 10 nanómetros.Síntesis con precisión molecularLa forma y el espesor de los polímeros dendronised son una consecuencia de su paso a paso de construcción, ya que las ramas innumerables rama más con cada etapa de reacción. En consecuencia, sin embargo, el número de reacciones químicas que une ejecutan en paralelo también debe duplicarse con cada paso. Así, en la cuarta fase de crecimiento ya hay 170.000 amidations que tienen lugar - al mismo tiempo en una sola molécula.Para asegurar que no se producen defectos, las reacciones de enlace debe tener lugar lo más completamente posible, es decir, en casi cada una de las unidades del polímero de repetición 10.600. De lo contrario puntos débiles se forman, que no se puede tolerar. Schlüter lo compara con "Una salchicha vienesa con una muesca en el centro. El polímero se doblan fácilmente en este punto, como resultado de que sus propiedades mecánicas cambiaría. "Pero la acumulación se llevó a cabo con alta precisión. Al elegir las condiciones adecuadas de reacción, después de la estudiante de doctorado Baozhong Zhang logró una conversión de 94,3 por ciento sobre todos los pasos consecutivos (desde el polímero base PG1 de PG5).Aplicaciones de la ingeniería y la medicinaPrácticamente hablando, PG5 podría ser utilizado, por ejemplo, como una válvula para máquinas moleculares. "Si las aminas terminales de la cadena polimérica de espesor se cargan positivamente o negativamente, los contratos de cadena como la concentración de sal de los incrementos de medio acuoso circundante. Y una disminución hace que se alargan de nuevo ", explica Schlüter. Los nano-objetos podrían ser utilizados como sistemas de liberación de fármacos en el campo de la medicina, ya que los ingredientes activos puedan adaptarse con facilidad por las fuerzas covalentes o supramolecular a cada uno de los 170.000 grupos amino-terminales presentes en una disposición muy juntas, al igual que las hojas y las yemas florales de las ramitas finas de polímero.Sin embargo, PG5 es también una zona de juegos rica para otras modificaciones, ya que casi cualquier tipo de química puede llevarse a cabo en las "yemas". Schlüter es actualmente interesado en un aspecto, en particular: "Todos los libros de texto decir que las propiedades de un polímero depende de la longitud de cadena y distribución de la longitud de la cadena. "Densas" las cadenas no han existido hasta ahora.Queremos saber si espesor tiene ningún efecto sobre la rigidez y la elasticidad del material, por ejemplo. "Esto está siendo investigado actualmente en colaboración con colegas en Ginebra. La cosa siguiente que el equipo de Schlüter quiero hacer es poner a prueba hasta qué punto es posible a que el juego de la ramificación polímeros dendronised. "¿Vamos a tener éxito con un PG6? Un PG7? ¿Dónde está el límite? "De publicación:Zhang B, Wepf R, K, Fischer, M Schmidt, S-Besse, P Lindner, BT King, republicano Sigel, P Schurtenberger, Y Talmon, Y Ding, M Kröger, Halperin A & AD Schlüter. La estructura más grande sintético con precisión molecular: hacia un objeto molecular.Angewandte Chemie 17. Enero de 2011; vol. 123: 763-766. doi: 10.1002/ange.201005164