Функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям (Роспечать)

Наноструктуры получат встроенный таймер жизни

Принципиальная схема нового метода: в начале эксперимента мономеры собираются в наноструктуру, которая по истечению заданного времени вновь распадается на исходные компоненты.

Thomas Heuser /DWI

Химики из Аахенского технологического института научились программировать время жизни наноструктур. Они остаются целыми в течении любого наперед заданного времени - от минут до нескольких суток, - после чего самопроизвольно распадаются. Статья опубликована в NanoLetters.

В основе нового метода авторы использовали простейший вариант «химических часов», то есть реакций, идущих со строго определенной скоростью. Подбирая концентрации и состав исходных реагентов, ученым удалось заранее определить точные параметры раствора в нужный момент времени.

В качестве своеобразного «будильника» использовался pH раствора. В начале эксперимента он был щелочным (>8.5), что создавало условия для самосборки, а затем в системе происходила реакция, постепенно понижавшая pH. В нужный момент он достигал такого уровня, при котором наноструктуры распадаются на исходные компоненты.

Реакцией, понижающей pH, был гидролиз сложных эфиров. При этом образуется кислота, которая постепенно нейтрализует щелочную среду. Для того, чтобы этот процесс шел без резких скачков, в растворе также присутствовал буфер — вещество, способное какое-то время поддерживать pH постоянным даже при изменении концентраций кислоты или щелочи. В тот момент, когда кислоты становилось слишком много, буферной емкости не хватало, среда становилась кислотной, и наноструктуры распадалась.

Ученые подобрали несколько вариантов буфера и сложных эфиров. В работе использовался внутренний эфир глюконовой кислоты, который распадался за несколько минут, метилформиат, которому на это требовалось около трех часов, а также капролактон, который гидролизовался лишь спустя несколько суток.

Для демонстрации работоспособности концепции авторы исследовали три системы, способные к самосборке: образующие мицеллы блок-сополимеры, наночастицы золота, объединяющиеся в кластеры; а также пептидные молекулы, собирающиеся в так называемые β-листы. Во всех случаях успешно удалось контролировать время жизни образующихся структур в диапазоне от нескольких минут до суток.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.