新技術(shù)可引導(dǎo)兩種不同膠體自動組裝研發(fā)新奇涂料
2013-06-18 來源:中國聚合物網(wǎng)
據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報(bào)道,瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)和英國劍橋大學(xué)科學(xué)家合作開發(fā)出一種技術(shù),用DNA鏈給納米粒子涂上一層涂層,能控制并引導(dǎo)兩種不同膠體的自動組裝。這種膠體粒子可用于制造新奇的自組裝材料,如智能遞藥補(bǔ)丁、隨光變色的新奇涂料等。相關(guān)論文發(fā)表在《自然—通訊》雜志上。
膠體是一種物質(zhì)在另一種物質(zhì)中均勻分布而形成的。日常生活中人們能看到許多膠體,如牛奶、泡沫塑料、發(fā)膠、涂料、泡沫刮胡膏、膠水甚至灰塵、泥漿、煙霧等。膠體有很多獨(dú)特的性質(zhì),如布朗運(yùn)動、電泳、丁達(dá)爾效應(yīng)(光進(jìn)入膠體發(fā)生散射并呈現(xiàn)出不同色彩)等,但更特殊的性質(zhì)在于它們的自組裝能力:只在本身粒子的相互作用下,就能自然地聚集在一起,形成一種穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)性排列,而無需外力干預(yù)。通常只要溫度、光照等外部環(huán)境因素發(fā)生變化,膠體就會作出反應(yīng)而發(fā)生這種自組裝。
在生物性膠體中,如DNA、蛋白質(zhì)及其他大分子,自組裝通常是自組織的第一步,支撐著許多分子結(jié)構(gòu)。但就技術(shù)方面來說,自組裝膠體用途更廣泛,人們對其研究得也更多。
如果兩種或更多種不同的膠體在一起,它們的自組裝會怎樣?瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院約瑟佩·弗菲的小組與劍橋大學(xué)埃利卡·艾瑟的小組合作,共同解決了這一問題。艾瑟小組用不同的DNA鏈給熒光聚苯乙烯小球涂上一層涂層,讓小球外表變得毛毛的,作為粒子相互作用的手段,也可以用于標(biāo)記不同的粒子,還能利用DNA序列的適配性給粒子間的相互作用編程。
利用DNA—涂層膠體,研究人員能控制兩種不同膠體微粒的自組裝進(jìn)程。兩種膠體以一種“雙混”的形式混合在一起,最終形成了新的結(jié)構(gòu),并且它們聚集得更快,由此生成一種結(jié)構(gòu)性“基架”,可以在上面裝配其他東西。利用DNA堿基對的選擇性,研究人員對膠體外形的控制達(dá)到了前所未有的程度。
此外他們還發(fā)現(xiàn)了一種獲得自組裝結(jié)構(gòu)的方法。由于膠體微粒對溫度變化的反應(yīng)提供了高度特異性和可編程性,自組裝結(jié)構(gòu)在很大程度上取決于溫度變化。弗菲說:“從某種意義上說,新結(jié)構(gòu)保留著它們制備歷史的‘記憶’!
根據(jù)膠體外形數(shù)據(jù)和粒子相互作用的動態(tài)數(shù)據(jù),研究人員推斷,這種方法并不局限于納米級物體,還可用于整個膠體范圍。此外他們預(yù)測,這種方法還有許多應(yīng)用,如光反應(yīng)涂料或智能補(bǔ)丁,智能補(bǔ)丁里填充著裝有抗體或退燒藥的粒子,并能隨體溫或pH值變化起反應(yīng),釋放出這些粒子。
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(責(zé)任編輯:徐)
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