Wissenschaftler, darunter University of Oregon Chemiker Geraldine Richmond, haben Öl und Wasser angezapft, um Gerüste von selbstorganisierenden , synthetische Proteine, so genannte Nanoschichten Peptoid , die komplexen biologischen Mechanismen und Prozesse nachahmen erstellen.
Die Erfüllung - in dieser Woche ausführlich in einer Papier Online vor dem Druck durch den Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften gelegt - wird erwartet, dass eine alternative Gestaltung der zweidimensionalen Peptoid- Nanoschichten , die in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt werden kann Kraftstoff. Unter ihnen verbessert werden könnte chemische Sensoren und Separatoren und sicherer, wirksamer Wirkstoff-Transportfahrzeuge .
Studie Co-Autor Ronald Zuckermann des Molecular Foundry am Lawrence Berkeley National Laboratory ( LBNL ) erstmals im Jahr 2010 entwickelt , diese ultra-dünne Nanoschichten mit Hilfe eines Luft- und -Wasser- Kombination .
" Wir denken oft von Öl auf Wasser als etwas, das umwelt schlecht ist, wenn in der Tat, meiner Gruppe über die letzten 20 Jahre hat sich die Untersuchung der einzigartigen Eigenschaften der Verbindung zwischen Wasser und Öl als interessanter Ort für Moleküle in einzigartiger Weise zusammenzubauen - auch für Seifen und Öldispersionsmittel", sagte Richmond, die eine UO Präsidentenstuhl hält . " Diese Studie zeigt, es ist auch eine einzigartige Plattform für die Herstellung von Nanoschichten . "
Autoren führen an dem Projekt waren Ellen J. Robertson, ein Doktorand in Richmond Labor zum Zeitpunkt der Forschung, und Gloria K. Oliver , ein Postdoc-Forscher in LBNL . Robertson ist heute ein Postdoktorand an LBNL .
Arbeit in Rich Labor geholfen , den Mechanismus hinter der Bildung der Nanoschichten an einer Öl- Wasser-Grenzfläche zu erkennen.
" Supramolekulare Anordnung bei einer Öl- Wasser-Grenzfläche ist ein effektiver Weg , um 2D- Nanomaterialien aus Peptoiden produzieren , denn das Interface hilft vorge organisieren die Peptoid Ketten , ihre Selbstwechselwirkung zu erleichtern ", sagte Zuckermann , ein leitender Wissenschaftler am LBNL Molecular Foundry in einer Presse Release . " Diese erhöhte Verständnis der Peptoid Montage Mechanismus sollte es uns ermöglichen, Scale-up , große Mengen zu produzieren , oder Scale- unten, mit Mikrofluidik, um viele verschiedene Nanoschichten für neuartige Funktionen zu untersuchen. "
Zuckermann und Richmond sind die entsprechenden Autoren auf dem Papier . Weitere Co-Autoren sind Menglu Qian und Caroline Proulx , beide LBNL .
Wie natürliche Proteine , synthetische Proteine falten und in die Strukturen , die sie auf bestimmte Funktionen erlauben entsprechen. In seinen früheren Arbeiten , Zuckermann -Team auf LBNL Molecular Foundry entdeckt eine Technik, um Peptoide in Blätter , die nur wenige Nanometer dick , aber bis zu 100 Mikrometer in der Länge waren zu synthetisieren. Diese waren zu den größten und dünnsten frei schwebenden organischen Kristallen je gemacht habe , mit einer Fläche zu Dicke Äquivalent einer Plastikfolie abdecken ein Fußballfeld.
" Peptoid Nanoschichteigenschaftenkönnen mit großer Präzision zugeschnitten werden , " Zuckermann sagt , " und da Peptoiden weniger anfällig gegenüber chemischen oder metabolischen Abbau als Proteine sind, sind sie eine vielversprechende Plattform für selbstorganisierende bio-inspirierte Nanomaterialien. "
Um die neue Version der Nanoschichten zu erstellen , verwendet das Forschungsteam Schwingungssummenfrequenzspektroskopie, um die molekularen Wechselwirkungen zwischen den Peptoiden sondieren , wie sie an der Öl- Wasser-Grenzfläche zu montieren. Die Arbeiten haben gezeigt, dass Peptoid Polymere dem Grenzfläche adsorbiert sind stark in einer Weise, die durch Wechselwirkungen zwischen benachbarten Molekülen beeinflußt wird angeordnet.
Die Substitution von Öl anstelle von Luft erzeugt eine Reihe von neuen Möglichkeiten für die Entwicklung und Produktion von Peptoid- Nanoschichten , sagte der Forscher. Die Ölphase , beispielsweise könnten die chemischen Reagenzien enthalten , dienen zur Verdampfung der wässrigen Phase zu minimieren oder zu aktivieren mikrofluidischen Produktion.