Fig. 1 Optiska mikrofotografier av aggregat bildade av β-cyklodextrinmikropartiklar (βCD(x)-SAP, färglösa partiklar) och adamantan-mikropartiklar (Ad(y)-SAP, röda partiklar). 26,7 mol% βCD-innehåll, x, var 26,7 mol%, Annonsinnehållet y var 5,2 och 15,1 mol%. Kredit:Osaka University
Forskare från Graduate School of Science vid Osaka University skapade superabsorberande polymer (SAP) mikropartiklar som självmonteras till strukturer som kan modifieras genom att justera andelen partikeltyp. Denna forskning kan leda till nya avstämbara biomimetiska "smarta material" som kan känna av och svara på specifika kemikalier.
Biologiska molekyler i levande organismer har en anmärkningsvärd förmåga att bilda självmonterade strukturer när de triggas av en extern molekyl. Detta har fått forskare att försöka skapa andra "smarta material" som reagerar på deras miljö. Nu, ett team av forskare vid Osaka University har kommit fram till ett avstämbart system som involverar poly(natriumakrylat) mikropartiklar som kan ha en av två typer av kemiska grupper fästa. De justerbara parametrarna x och y hänvisar till molprocenten av mikropartiklar med β-cyklodextrin (βCD) och adamantyl (Ad) rester, respektive.
"Vi fann att den makroskopiska formen av sammansättningar som bildas av mikropartiklar var beroende av resthalten, " säger co-seniorförfattaren Akihito Hashidzume. För att församlingar ska bildas, x måste vara minst 22,3; dock, formen på sammansättningar kan styras genom att variera y. När värdet på y ökade, klungorna blev mer och mer långsträckta. Teamet antog att vid högre värden på y, små kluster kan bildas tidigt och hålla ihop, leder till långsträckta aggregat. Omvänt, när du var liten, kluster skulle bara hålla ihop efter många kollisioner, vilket resulterar i mer sfäriska aggregat. Detta ger ett sätt att ställa in formen på de resulterande klustren. Teamet mätte aggregaten under ett mikroskop för att bestämma formerna på sammansättningar med hjälp av en statistisk analys.
"På grundval av dessa resultat, vi hoppas kunna hjälpa till att avslöja ursprunget till de olika former av levande organismer, som är makroskopiska sammansättningar som kontrolleras av molekylär igenkänning, " säger co-senior författaren Akira Harada. Denna forskning kan också leda till utvecklingen av nya smarta sensorer som kan bilda kluster som är tillräckligt stora för att ses med blotta ögat.
Fig. 2 Bildförhållandet för aggregatet (a/b) som en funktion av annonsinnehållet, y. Långsträckta aggregat bildades vid större y, där interaktionen var starkare. Kredit:Osaka University
