그림은 Massachusetts Institute of Technology의 화학자에 의해 고분자가 설계되었으며, 대형 구조에서 작은 파란색 물체로 빛에 민감하고 가역적으로 전환 가능합니다.
Massachusetts Institute of Technology (MIT)의 연구원은 빛에 반응하도록 구조를 변화시키는 고분자 물질을 설계하여 딱딱한 물질에서 손상되었을 때 치료할 수있는 유연한 물질로 변형시킨다.
Massachusetts Institute of Technology의 부교수 인 Jeremiah Johnson은 MIT의 Koch Institute for Integrative Cancer Research의 회원이자 Polymer and Soft Matter Project Research Group의 리더입니다. '소재의 상태를 앞뒤로 바꿀 수 있으며, 각 상태에서 동일한 구성으로 구성되어 있어도 완전히 다른 소재와 같습니다.'
존슨은 그것을 제안했다. 이 물질은 물질 내부에 형성된 화학 결합을 바꾸는 데 사용할 수있는 광 수용체 분자에 부착 된 고분자로 구성됩니다. 이 재료는 자동차 나 인공 위성과 같은 물체를 코팅 할 때 사용할 수 있지만 손상 후 치료가 가능하므로 먼 미래에 이러한 응용 프로그램을 사용할 수 있습니다.
매사 추세 츠 공과 대학 기술의 대학원생 Yuwei 번지의 "자연"잡지에 발표 된 논문의 첫 번째 저자. 다른 저자뿐만 아니라 기술 대학원생 에릭 Alt 키, MIT 아담 윌러드 화학과 조교수, 사우스 플로리다 대학의 매사 추세 츠 공과 대학 Heng Wang과 Xiaopeng Li.
경도 및 팽창 용량과 같은 폴리머의 많은 특성은 토폴로지, 즉 재료의 조성이 어떻게 정렬되는지에 따라 결정됩니다. 일반적으로 일단 재료가 형성되면 토폴로지가 가역적으로 변경 될 수 없습니다. 고무 볼은 탄성을 유지하며 화학적 구성을 바꾸지 않고도 부서지기 쉽지 않습니다.
이 논문에서 존슨과 그의 동료들은 이전에는 볼 수 없었던 물질을 만들고 싶습니다.이 물질은 두 가지 다른 위상 상태 사이에서 가역적으로 전환 될 수 있습니다. 그들은 몇 년 전에 폴리머를 설계했다고 알고 있습니다. Metalorganic cage material polyMOCs이 물질은 실현 가능성이있는 후보 물질이다. PolyMOCs는 유연한 폴리머를 통해 금속을 연결하여 케이지 구조를 형성함으로써 형성된다.
연구진은 금속 원자에 결합 할 수있는 리간드라는 그룹에 부착 된 고분자를 혼합하여 이러한 물질을 만들었다. (이 경우 통상적으로 팔라듐 금속)의 각 금속 원자는 팔라듐과 리간드의 상이한 분자 크기를 갖는 강성의 케이지 형상의 클러스터를 형성하는 네 개의 결합 리간드 분자와 연관 될 수있다. 비는 새장 형 클러스터의 크기를 결정한다.
팔라듐 및 6의 3 개 원자를 갖는 팔라듐과 리간드를 갖는 48 24 원자이 새로운 연구에서, 연구자들은 가역적 크기가 다른 두 개의 케이지 형상 클러스터 사이에서 스위칭 될 수있는 재료를 고려 리간드 분자.
이 목적을 달성하기 위해 DTE라는 광활성 분자를 리간드에 결합 시켰는데, 케이지의 크기는 리간드 위의 질소 분자와 팔라듐 사이의 결합 각도에 의해 결정됩니다 .DTE가 자외선에 노출되면 리간드에 고리를 형성하면 질소가 팔라듐에 결합하는 각도가 증가하여 클러스터가 파열되어 더 큰 클러스터를 형성하게됩니다.
연구자가 물질에 녹색 빛을 내면 링이 깨지고 결합 각도가 작아지고 작은 클러스터가 형성되며이 과정은 완료하는 데 약 5 시간이 걸립니다. 연구진은 7 가지 역전을 수행 할 수 있음을 발견했다. 각 반전에서 항상 역전 될 수없는 폴리머의 작은 부분이 있었고, 결과적으로 물질 분리가 일어났다.
재료가 작은 클러스터 상태에있을 때 정상적인 조건에서는 역동적이고 역동적입니다. Johnson은 다음과 같이 말합니다. '가열하면 유동 할 수 있으므로 절단 할 수 있고 온화한 가열 조건에서 절단 할 수 있습니다. 자기 치유. '
이 방법은 일반적으로자가 치유 재료에서 발생하는 문제를 극복합니다. 즉, 구조가 비교적 약한 경향이 있습니다. 이 경우, 재료는보다 부드러운 자기 치유 상태와보다 경직된 상태 사이에서 전환 될 수 있습니다.
이 연구에서, 연구진은 고분자 폴리에틸렌 글리콜 (PEG)을 사용하여 어떤 종류의 폴리머에도 사용될 수 있다고 믿는 물질을 만든다. 잠재적 인 응용 프로그램은이 방법이 널리 더 비싼 대안으로 대체해야 팔라듐 희귀하고 비싼 금속을 위해 사용하고 있지만, 자료를 자기 치유 등이 있습니다.
존슨은 '다음 던져하지 않습니다.이 방법은 재료가 더 긴 수명을 가질 수있게이 손상시 복구 할 수 있다면 아무것도, 플라스틱 또는 고무로 만들어진.'라고
이러한 물질의 약물 전달의 또 다른 가능한 응용 프로그램입니다. 존슨은 다음 큰 케이지 구조에 캡슐화하고, 약물이 그들에게 개방하고 녹색 등이 가능 해제에 노출 된 것이다. 녹색 등이 적용될 수있다 다시 약물 캡처 된, 가역 약물 전달을위한 새로운 방법을 제공합니다.
연구원들은 또한 고체에서 액체로 가역적으로 변형되는 물질을 만들고 빛을 사용하여 동일한 물질 내에서 유연하고 단단한 패턴을 생성하기 위해 노력하고 있습니다.