18:00 2022-12-06
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Vizualizarea directă a adsorbției prin cooperare a unei molecule asemănătoare unui șir pe un solid cu ADN dublu catenar
_ Vizualizarea directă a absorbției prin cooperare a o moleculă asemănătoare unui șir pe un solid cu ADN dublu catenar
Macromoleculele în diverse faze se pot adsorbi pe sisteme naturale, materiale compozite și dispozitive cu film subțire. Într-un nou raport publicat acum în Science Advances, Yuma Morimitsu și o echipă de cercetare în chimie aplicată și interfețe polimerice și aderență moleculară au folosit microscopia cu forță atomică (AFM) pentru a vizualiza ADN-uri dublu catenar bine definite și au efectuat simulări de dinamică moleculară pentru a identifica adsorbția. mecanismele lanțurilor polimerice pe suprafețele solide.
Rezultatele studiului pot contribui la dezvoltarea de compozite și filme polimerice ușoare și durabile într-o varietate de aplicații industriale, biomedicale și de mediu.
The comportamentul de adsorbție al moleculelor asemănătoare șirului
Homeostaza vieții implică sisteme naturale de biomolecule, cum ar fi proteinele sau acizii nucleici, care se pot adsorbi pe o interfață solidă. Acesta a fost un subiect de interes în domeniile ingineriei polimerilor în ultimele decenii. De exemplu, stratul de polimer adiacent unei suprafețe solide are o structură distinctă de cea a vracului, unde stările lor de agregare și mișcarea moleculară termică pot diferi complet, în comparație cu cele din vrac și, prin urmare, sunt critice pentru performanța compozitelor polimerice. și dispozitive cu film subțire.
Metodele de acoperire prin scufundare și centrifugare sunt exemple clasice de fizisorbție a lanțurilor polimerice dintr-un sistem de soluție pentru a adsorbi macromolecule pe o suprafață. În această lucrare, Morimitsu și colegii au văzut în mod direct trei ADN-uri dublu catenar cu lungimi diferite prin microscopie cu forță atomică (AFM) pentru a oferi informații despre comportamentul de adsorbție al moleculelor asemănătoare șirului dintr-o soluție pe o suprafață solidă.
În timpul studiului, echipa de cercetare a observat direct molecule simple pentru a înțelege extinderea ADN-ului dublu catenar (dsDNA) pe un solid. Pentru a realiza acest lucru, ei au examinat dimensiunea lanțului lanțurilor dublu catenare de ADN dintr-o soluție pe un solid.
În acest caz, lanțurile de ADN au fost cuprinse între un perete dur și molecule lichide, unde o parte a lanțul era în contact cu un substrat solid, în timp ce celălalt era în contact cu o soluție. Rezultatele au evidențiat potențialul lanțurilor de ADN de a se adsorbi pe mica și alte substraturi. În continuare, echipa a observat mecanismele de adsorbție cooperativă, unde lanțurile parțial adsorbite se aflau într-o stare intermediară, în timp ce unele segmente au căutat locuri de adsorbție pe solid.
Formarea stratului interfacial
Cercetătorii au examinat ulterior formarea unui strat interfacial pe un solid și au obținut imagini de microscopie cu forță atomică (AFM) pentru specimene după incubarea unei soluții de ADN dublu catenar în tampon care conține nichel pentru diferite perioade de timp. Pe măsură ce au crescut timpul de incubație, cantitatea de lanțuri de ADN adsorbite a crescut. După 10 până la 60 de minute, substratul de mică a fost acoperit cu ADN, în timp ce multe catene s-au suprapus din cauza adsorbției cooperante. Cercetătorii au observat o densitate crescută a lanțului la aproximativ 120 până la 140 de minute.
Echipa a cuantificat cantitatea de ADN adsorbită pe mica pentru a arăta acoperirea suprafeței și analizele de adsorbție ale ADN-ului în funcție de timpul de incubare. Ei au estimat cantitatea de ADN adsorbită pe suprafața mica și cea care plutește în soluția tampon. În timpul aderenței prin cooperare, procesul de adsorbție a moleculelor asemănătoare șirului pe suprafețele solide a devenit mai rapid. Ei au folosit simulări de dinamică moleculară cu granulație grosieră pentru a verifica ipoteza adsorbției lanțului ADN.
Echipa a studiat ulterior influența stărilor de agregare ale straturilor interfațiale asupra proprietăților mecanice ale materialelor compozite. Ei au realizat acest lucru printr-un model de filme în vrac făcute din ADN și fosfat dihidrogen de colină hidratată, care era asemănătoare cauciucului la temperatura camerei și, ulterior, le-au măsurat proprietățile de tracțiune.
p>Echipa a observat dinamica ADN-ului dublu catenar în soluție, notând în același timp existența lor liberă. Ulterior, au observat cum un segment al lanțului de ADN a interacționat cu o suprafață solidă pentru a crea un segment parțial adsorbit. Yuma Morimitsu și colegii săi au folosit vizualizarea directă bazată pe AFM (microscopie de forță atomică) pentru a dezvălui dimensiunea lanțurilor polimerice adsorbite pe o suprafață și au comparat dinamica cu cea într-o stare de soluție.
Pe baza simulărilor, au comparat dinamica. a dezvăluit că, spre deosebire de moleculele mici care au aderat la ipoteza lui Langmuir; în care o suprafață dată are un număr de locuri pentru ca o specie să se lipească prin chimisorbție sau fizisorbție, polimerii ADN sunt adsorbiți pe suprafață într-un mod izolat și cooperant. În timpul lucrărilor, echipa a observat o dispersie îngustă de ADN-uri dublu catenar pentru a oferi o perspectivă asupra imaginii macromoleculare.
Rezultatele pot duce la proiectarea straturilor interfaciale și formarea de materiale compozite pe bază de polimeri pentru aplicații în domenii industriale, de mediu și biomedicale.
© 2022 Science X Network
Comentarii:
Adauga Comentariu