Ученые из Высшей школы наук Университета Осаки создали микрочастицы суперабсорбирующего полимера (SAP), которые самостоятельно собираются в структуры, которые можно модифицировать, регулируя пропорцию типа частиц. Это исследование может привести к созданию новых настраиваемых биомиметических «умных материалов», которые могут распознавать определенные химические вещества и реагировать на них.
Биологические молекулы в живых организмах обладают замечательной способностью образовывать самособирающиеся структуры, когда их запускает внешняя молекула. Это побудило ученых попытаться создать другие «умные материалы», которые реагируют на окружающую среду.
Теперь группа исследователей из Университета Осаки разработала настраиваемую систему, включающую микрочастицы поли (акрилата натрия), которые могут иметь присоединенные химические группы одного из двух типов. Настраиваемые параметры x и y относятся к молярному проценту микрочастиц с ?-циклодекстрин (?CD) и адамантильные (Ad) остатки соответственно.
«Мы обнаружили, что макроскопическая форма ансамблей, образованных микрочастицами, зависит от содержания остатков», – говорит соавтор исследования Акихито Хашидзуме. Для формирования сборок x должно быть не менее 22.3; однако форму сборок можно контролировать, изменяя y. По мере увеличения значения y кластеры становились все более и более вытянутыми. Команда предположила, что при более высоких значениях y небольшие кластеры могут рано образовываться и слипаться, что приводит к удлиненным агрегатам.
И наоборот, когда y было маленьким, кластеры слипались бы вместе только после многих столкновений, в результате чего образовывалось больше сферических агрегатов. Это дает возможность настроиться на форму результирующих кластеров.
Команда измерила агрегаты под микроскопом, чтобы определить форму сборок с помощью статистического анализа.
«На основе этих открытий мы надеемся помочь раскрыть происхождение разнообразных форм живых организмов, которые представляют собой макроскопические сборки, контролируемые молекулярным распознаванием», – говорит соавтор исследования Акира Харада.
Это исследование может также привести к разработке новых интеллектуальных датчиков, которые могут образовывать кластеры, достаточно большие, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом.