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脯氨酸聚酯的单链力学性质

本站小编 Free考研考试/2022-02-14

摘要/Abstract



脯氨酸聚酯(PPEs)是一类分子量较高且分子量分布较窄的新型可降解脂肪族聚酯, 有巨大的应用潜力. 然而, 还没有关于PPEs力学性质的报道. 本工作使用基于原子力显微镜的单分子力谱(AFM-based SMFS)实验技术和熵焓弹性耦合模型研究了PNC12PE (一种PPEs)在极性有机溶剂中的力学性质. 熵焓弹性耦合模型对PNC12PE的实验力曲线的拟合结果很好, 并且可以将PNC12PE重复单元视作库恩链段, 说明得到了PNC12PE的本征弹性. PNC12PE的典型实验力曲线和C—C骨架的理论力曲线在整个力区间(100~2000 pN)内基本重合, 说明两者单分子链的柔性接近. 此外, PNC12PE主链上的四氢吡咯环在拉伸力(F<2200 pN)作用下不发生异构化, 表明PNC12PE在单分子层面上具有较高的力学稳定性. 本研究加深了人们对PPEs单分子链力学性质的认识, 有助于PPEs的深入研究和应用.
关键词: 脯氨酸聚酯, 单分子力谱, 单链弹性, 力学稳定性, 分子柔性
Proline-based polyesters (PPEs) are novel degradable aliphatic polyesters with high molecular weight and complete recyclability under mild and economic conditions. Because of that, PPEs can be used as a candidate to solve the environmental problems caused by the petroleum-based synthetic polymers. However, the study of the mechanical property of PPEs, which is important for the applications, has not been reported yet. Herein, we utilized atomic force microscopy (AFM)-based single-molecule force spectroscopy (SMFS) and quantum mechanics (QM) calculations to study the mechanical property of PNC12PE (a kind of PPEs) in polar organic solvent at the single-molecule level. PNC12PE was dissolved in methyl isobutyl ketone (MIBK) to a concentration of 10 μg/mL. To prepare the sample for single-molecule AFM, a few drops of the PNC12PE solution were deposited onto the clean glass substrate for 15 min. Then, the sample was rinsed with abundant ethanol to remove the loosely adsorbed polymer. After being dried by air flow, the sample was immediately used in the experiments. The spring constant of each AFM cantilever, which was around 45 pN/nm, was obtained by the thermo- excitation method. No remarkable differences can be found between different force-extension (F-E) curves with various stretching velocities, suggesting that the single-molecule experiments were carried out under quasi-thermodynamic equilibrium conditions. It is found that the experimental single-chain elasticity of PNC12PE consists with the result of the QM calculations and the Kuhn length is structural relevant, indicating that the inherent elasticity of PNC12PE is obtained. The normalized F-E curves of PNC12PE and the QM-freely rotating chain (FRC) model fitting curve of C—C backbone (polyethylene) have little difference, meaning that the main chain of PNC12PE is as soft as the common polymers with C—C backbone. In addition, the pyrrolidine rings in the main chain of PNC12PE are mechanically stable (F<2200 pN) during SMFS experiment, indicating that PNC12PE is suitable for the applications requiring high mechanical stability.
Key words: proline-based polyester, single-molecule force spectroscopy, single-chain elasticity, mechanical stability, molecular flexibility


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    本站小编 Free壹佰分学习网 2022-09-19
  • 基于纳米光子技术检测SARS-CoV-2研究进展※
    摘要/Abstract新型冠状病毒(SARS-CoV-2)的大规模爆发导致全球性大面积人员感染甚至死亡,严重影响了人们的正常生活.全球化贸易和便捷交通极大加速了疫情的传播速度,使疫情防控困难重重.因此,快速准确地诊断感染者和筛查无症状感染者有重要意义.目前使用最广泛的SARS-CoV-2检测方法是逆 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 登革热病毒检测的生物传感技术
    摘要/Abstract登革热病毒是由伊蚊传播的单链RNA病毒,属于黄病毒科.目前暂无靶向抗病毒药物及有效疫苗能够及时防控.由于其临床检测的重要性,近年来,陆续出现了检测登革热病毒感染的新方法,试图早期发现并控制这种感染.本综述主要阐述登革热病毒诊断相关标志物检测的生物传感技术,包括光学、电化学、酶联 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 基于电子舌技术的氨基酸与密码子关系的初步研究
    摘要/Abstract自从首个遗传密码子被破译以来,密码子与所表达的氨基酸之间的关系一直吸引了许多关注.本研究从氨基酸、核苷和三偏磷酸钠的反应体系出发,用电子舌检测反应前后体系变化,考察核苷对氨基酸成肽反应的影响,试图找到氨基酸与密码子的联系.结果表明,大部分氨基酸的密码子或反密码子中间位核苷对反应 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 退役锂离子电池碳/硫协同选择性提锂技术
    摘要/Abstract针对当前退役锂离子电池有价金属提取工艺选择性差、环境风险突出的瓶颈问题,提出了碳/硫协同选择性提锂的新思路.首先在系统考察(NH4)2SO4、NH4HSO4、NaHSO4和H2SO4分别作为焙烧剂对退役锂离子电池LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2正极粉末中锂的浸出选择性、环 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 微流控技术在微/纳米材料合成中的研究进展
    摘要/Abstract微/纳米材料因其尺度的微小而具有异于宏观材料的特殊性质,在多个领域都有着丰富的应用.近年来,微流控技术因其微量、高效、高通量、微型化、集成化和自动化等独特的优势在微/纳米材料的合成中引起了广泛的关注.本综述从微反应器的结构形式及反应方式两个角度进行分类,介绍了微流控技术在无机材 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 表面增强拉曼光谱技术在microRNA检测中的研究进展
    摘要/AbstractmicroRNA是一段长约为18~24个核苷酸的内源性非编码单链RNA.最新研究发现:许多疾病和肿瘤的发生与microRNA的表达水平息息相关,且microRNA有望成为新型肿瘤标志物及癌症治疗的新目标.因此,发展高灵敏度、高特异性及简单快速的microRNA分析检测方法对于生 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • Al2O3/PDMS复合材料热传导的分子动力学模拟
    摘要/Abstract采用分子动力学模拟方法研究了Al2O3/聚甲基二硅氧烷(PDMS)复合材料在300K时的传热行为,通过分析热传导、温度梯度以及导热增强等理论数据,讨论了不同半径以及不同浓度的Al2O3填料粒子对PDMS传热的影响.结果表明随着体积分数的增大,Al2O3/PDMS复合材料的热传导 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • pH敏感型智能高分子单链力学性能研究
    摘要/AbstractpH敏感高分子是智能高分子的重要分支,基于其体积、质量或者弹性等参数随pH值变化的性质,可以应用在生物、化学和微/纳机械等多个领域.现有研究多集中在应用领域,缺乏从更深层次的机理上的研究,因此亟需在分子水平上对pH敏感高分子的环境敏感机理进行研究.本工作基于控制变量实验法,利用 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 石墨烯在甘油/尿素剥离液中的稳定行为的分子动力学模拟研究
    摘要/Abstract现有的实验方法很难实时观测到石墨烯在液相剥离溶剂中的结构演变,尤其是石墨烯稳定的微观机理尚不明确.本工作通过分子动力学方法,模拟了多层石墨烯和U型石墨烯在不同的物质的量比下的甘油/尿素溶剂中的结构变化,研究剥离液对石墨烯稳定性的影响.结果表明,多层石墨烯在不同溶剂体系中的稳定性 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14
  • 单分子层受限冰-水共存界线毛细波与固-液相变动力学
    摘要/Abstract冰-水界面动力学性质在冰形核、生长、表界面熔化中扮演核心角色,长期以来一直被广泛关注.然而,受限水体系中冰-水界面的动力学性质却鲜有报道.本工作利用平衡态分子动力学模拟方法和受限固-液两相平衡模拟技术,对两种水模型(恒定偶极矩、可极化)描述的单分子层受限冰-水两相平衡体系中的一 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-02-14