Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
Posted in | Nanomaterials

Forskare Upptäcker Anmärkningsvärt Uppförande som Ställs Ut av Peptiden Nanostructures

Published on April 9, 2010 at 3:04 AM

Experiment kan ibland leda till upptäckten av fullständigt unanticipated fenomen. Sådan är fallet med det anmärkningsvärda uppförandet som ställs ut av peptidenanostructures (i form av supramolecular glödtrådar) som observeras under experiment som ut bärs av forskare från den Nordvästliga Universitetar på beamlinen 5-ID av den Kollaborativa Du Pont-Nordvästlig-Dowen, Tar Fram SynchrotronForskningscentrum för Lag (DND-CAT) på U.S.-Avdelningen av Energis den Avancerade FotonKällan (APS) på det Argonne MedborgareLaboratoriumet.

Dra visa en packe av 10 nanometer-diameter peptideglödtrådar som placeras i en sexhörnig samling. Liknande fenomen kan uppstå naturligt i cytoskeletonsna av celler, corneaen av syna och andra områden av biologi. Inlägg (på lägre rätt) visar det molekylärt strukturerar av individglödtrådar. (Avbilda artighet av S.I. Stupp.),

Fördriva ”pröva för att belysa den hierarkiska organisationen av peptidenanostructures,” som hans lag upptäckte att, när du skingras in bevattna, de filamentary nanostructures kunde organisera in i sexhörnig-packade packar Enligt Professorn Samuel Stupp, den bly- författare av studien som publiceras för en tid sedan i Vetenskap. Forskarna förvånades för att finna det på tillräckligt kickkoncentrationer i lösning, glödtrådarna kunde spontaneously själv-montera in i crystalline strukturerar (depackade packarna). Även mer överraska var finna att den van vid sonden för röntgenstrålar nanostructuresna också startade ibland glödtrådkristallisering. Detta arbete kan få effekt vår överenskommelse av nanostructures i biologiska system och vår kapacitet för att kontrollera strukturera av material.

Glödtrådarna som används för besatt diametrar för denna forskning av omkring 10 nanometers och längder på beställa av tio av mikrometrar. Glödtrådarna härleddes från en syntetmaterialmolekyl som innehåller en kort peptide, ordnar. Peptides är sammansättningar som innehåller två eller mer amino syror. Här ordnar peptiden bestått av sex amino syrliga molekylar för alanine som är obligations- till tre glutamic syrliga molekylar - förkortad Ala6Glu3 - som inympades i sin tur till en alkylmolekyl. Deförsamlade resulterande ”supramoleculesna” bevattnar in för att bilda glödtrådarna.

En ordna av experiment planlades för att avslöja ordningen av glödtrådarna som in skingrades, bevattnar. Olika aqueous koncentrationer av glödtrådarna var förlade inre mycket lilla 2 en mm-diameter kvartcapillaries, och utstuderat använda liten-metar röntgenstrålespridningen (SAXS) på DND--CATbeamlinen. Koncentrationerna spännde från 0,5 till 5 väger procent. SAXS-datan avslöjde att alla koncentrationer av glödtrådar samlade in i packar som ställer ut ett sexhörnigt emballage (se Fig. 1). Organisationen av glödtrådarna in i sexhörnig-packade packar (dvs., kristallisering) är ganska anmärkningsvärd. Men även mer anmärkningsvärd var observationen, som den högre koncentrationen av glödtrådar (2 och 5 väger procent) kristalliserade spontaneously, fördriver dekoncentration lösningarna (0,5 och 1 väger procent) som kristalliserades endast till och med röntgenstråleexponering.

Utgöra fenomen som ”vi inte har sett för” i andra supramolecular system Enligt Prof.en Stupp, kristalliseringen av glödtrådarna, endera vid själv-enheten eller vid röntgenstråleexponering. Stupp observerade också att ”, i att göra experimenten på APS-synchrotronen, vi förvånades för att finna att röntgenstrålar kunde främja kristallisering.”,

Ett fascinerande särdrag av denframkallade kristalliseringen var reversibilityen av det processaa, som var faktiskt synlig. Genom Att Använda 1en väga procentlösningen, växande 200 understöder av röntgenstråleirradiation vände dengenomskinliga lösningen täckande och att indikera kristallisering. Efter röntgenstrålecessation lösningens minskade ogenomskinlighet långsamt, tills den var klar inom omkring 40 noterar igen och att indikera en retur till oordning. Ett experiment för uppföljning som SAXS är utsatt lösningen till ett nummer av 4, understöder röntgenstrålebristningar. De experimentella datan visade att deunordered glödtrådarna (som avslöjdes av de första 4na understödja exponering) genomgick gradvist en ändring till sexhörnig-beställde packar av glödtrådar som antecknade under de sist röntgenstråleexponeringarna. Då experiment upprepades två timmar mer sistnämnd, avslöjde SAXS-datan glödtrådarna var ytterligare en gång oordnade - de crystalline strukturerar hade försvunnit.

Forskarna som ansett huruvida yttre dela upp i faktorer styrka, har bidragit till att beställa för glödtråd. Intensiva röntgenstrålar kan skapa nya kemiska sammansättningar inom en jonisering för lösning tack vare såväl som subtil uppvärmning för jordbruksprodukter. Emellertid följande testar av de filamentary lösningarna visade, att ingen av oönskad kemisk art nor thermalen verkställer, hade lekt en del i endera de spontana eller x-stråle-startade kristalliseringarna.

Angå den grundläggande mekanismansvariga för kristallisering, föreställa sig forskarna att den långsiktiga stabiliteten av de crystalline områdena är en balansera mellan två motsättande spänningar: elkraftladdningar som bor på glödtrådarna (endera infött eller framkallat av röntgenstråleirradiation) ansar för att skjuta filamentary packar ifrån varandra, stundtillfångatagandet av glödtrådar inom det större knyter kontakt blytak till en inre mekanisk kompression.

Experimentella data avslöjde att, som glödtrådkoncentration växte, numrera av glödtrådar inom packar ökande som väl, tills en kritisk koncentration av glödtrådar resulterade i deras spontana sexhörniga ordning inom packarna (dvs. kristallisering). Å andra sidan kunde oförmögna lägre filamentary koncentrationer - spontaneously att kristallisera - endast göra så, då röntgenstrålar ökade, laddningstätheten på glödtrådarna' ytbehandlar och därmed att ändra balansera av inter-glödtråden styrkor i favör av kristallisering.

Den samma mekanismen, som skapade deras konstgjorda crystalline filamentary, knyter kontakt kan välla fram är på arbete i biologiska celler, ledande Prof. Stupp som observerar, att ”denna forskning kunde hjälpa oss att förstå organisationen av nanostructures i biologiska system, och kan också ha applikationer, i att kontrollera strukturera av material.”,

Mer information: Honggang Cui, E. Thomas Pashuck, Yuri S. Velichko, Steven J. Weigand, Andrew G. Cheetham, Christina J. Newcomb och Samuel I. Stupp, ”Spontant och X-stråle-Startad Kristallisering på Long Spänner i Själv-Monterande Glödtråd Knyter Kontakt,” Vetenskap 327, 555 (29 Januari 2010). DOI: 10.1126/science.1182340

Last Update: 26. January 2012 00:24

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit