Новости космоса и технологий. » Нанотехнологии » Полые порфириновые наносферы

Полые порфириновые наносферы

Опубликовал: Admin, 10-11-2020, 01:01, Нанотехнологии, 36, 0

Полые порфириновые наносферы

Известный каталонский архитектор Антони Гауди однажды сказал: «Все, что создано людьми, уже внесено в великую книгу природы». Среди различных рукотворных архитектур и видов искусства сферические структуры и формы были самой фантастической геометрической формой, которая завораживала плодов человеческого воображения. Создание идеальных сферических архитектур является сложной задачей из-за их геометрической чистоты и технической сложности, и поэтому эти структуры одновременно очаровательны и редки. С одной стороны, возможно, вдохновленные огромными небесными телами, такие архитекторы, как Фуллер, спроектировали геодезические купольные конструкции, такие как Монреальская биосфера; с другой стороны, есть химики, которые являются архитекторами самых миниатюрных эстетических структур в мире.

Последние черпают вдохновение в сложных самособирающихся структурах, существующих в природе, таких как высокосимметричные полые сферические вирусные капсиды и белковые клетки . Создание таких чисто органических полых молекулярных сфер или клеток атомарной точности является сложной задачей с синтетической точки зрения. Предыдущие подходы к построению чистых органических клеток обычно позволяли формировать органические клетки небольшого размера (диаметр полости < 2 nm), thereby restricting their applications. So far, one of the rare successful examples reported in 2014 is the synthesis of a boronic ester based porous organic cage (~3 nm in diameter). A larger organic cage has not been reported thereafter till date due to the complex and tedious nature of the synthetic techniques required to construct such structures.

Теперь группа под руководством директора КИМ Кимуна из Центра самосборки и сложности в Институте фундаментальных наук (IBS) ) в Пхохане, Южная Корея, успешно разработали безшаблонный, однокомпонентный синтез гигантских органических клеток на основе порфирина, состоящих из мульти-порфириновых единиц (см. анимацию). В общем, протеканию химической реакции или процесса способствует увеличение хаотичности или энтропии системы. Однако во время формирования клетки, когда случайным образом разбросанные несколько субъединиц клетки организуются, чтобы сформировать единую трехмерную структуру, процесс становится энтропийно невыгодным. Чтобы заставить несколько молекул собраться в трехмерную сферическую форму пространство и объединить их в единую сферическую молекулу с помощью ковалентных связей , исследователи ранее синтезировали и использовали другие молекулы специально для действия s шаблоны для продвижения процесса предварительной организации.

Тем не менее, преодолев эти проблемы, Ким и его коллеги смогли синтезировать клетки P12L24 состоящие из 36 компонентов, то есть 12 блоков порфиринов квадратной формы (P) и 24 изогнутых линкеров (L), без использования стратегии на основе шаблонов. «Мы предположили, что можно было бы синтезировать такие большие органические клетки, если бы форма, жесткость, длина и углы изгиба составляющих молекул (производное порфирина и изогнутый линкер) были разумно разработаны», - объясняет КОО Джехён, первый автор этого исследования. .

В 2015 году та же исследовательская группа сообщила о порфириновых боксах, состоящих из 6 четырехсвязных порфиринов и 8 трехсвязных триаминовых линкеров (P6L8) с кубической геометрией. Этот результат вдохновил их на шаг вперед, чтобы построить более крупные порфириновые клетки, изменив их синтетическую конструкцию на четыре соединяющиеся порфирины и двусвязные изогнутые линкеры. Синтезированная в настоящее время клетка P12L24 имеет усеченную кубооктаэдрическую структуру с 12 квадратными гранями, 8 правильными шестиугольными гранями и 6 правильными восьмиугольными гранями (см. Анимацию). Клетка имеет внешний размер 53 нм и внутреннюю полость диаметром 43 нм (рис. 1). Общая конструкция клетки P12L24 напоминает структура транспортного белка клетка COPII, которые обладают кубооктаэдрической формой и состоят из гетеротетрамерных единиц других компонентов оболочки, встречающихся в тетрамерной вершине, подобно порфириновым и линкерным субъединицам в P12L24 (Figure 2).

Исследователи дополнительно изучили потенциальную применимость таких больших полых молекулярных сфер или клеток, таких как инкапсуляция молекул-хозяев и фотокатализ. Настоящие результаты определенно будут способствовать синтезу многомерных больших органических клеток в будущем, которые могут быть подходящими для транспортировки больших грузов, синтеза наночастиц одинакового размера, модуляции реактивности связанных гостей, молекулярного распознавания, катализа и так далее.

«Это важный шаг вперед в синтезе гигантских сферических молекул. Если мы сможем сделать клетки P12L24 водорастворимыми, возможно, они смогут служить эффективным контейнером для больших гостевых молекул, таких как белки, и способствовать их хранению, доставке и другие приложения. Наше исследование может стать прорывом в создании умного и простого способа создания надстройки, состоящей из большого количества строительных блоков, путем решения проблемы энтропии », - отмечает директор Ким. Он также добавляет: «Другое значение этих структур заключается в использовании присутствия порфириновых субъединиц, которые демонстрируют интересные фотофизические свойства, такие как сбор света, перенос энергии, перенос электронов и т. Д.»


Источник


У данной публикации еще нет комментариев. Хотите начать обсуждение?

Написать комментарий
Имя:*
E-Mail:
Введите код: *
Кликните на изображение чтобы обновить код, если он неразборчив


Поиск по сайту
Полезные ссылки
Оцените работу сайта

TEHNONEWS

Новости космоса технологий нанотехнологий физики и химии