Một nhóm nghiên cứu do Giáo sư Dong Woog Lee từ Khoa Hóa học tại UNIST đứng đầu, hợp tác với Giáo sư Byeong-Su Kim từ Khoa Hóa học tại Đại học Yonsei, đã phát hiện ra rằng tương tác anion–π hiệp đồng đóng vai trò là nguyên tắc chính trong việc tăng cường sự gắn kết của các polyme tổng hợp.
(Trên) Các ví dụ tiêu biểu về tương tác anion–π được khai thác trong các hệ thống tự nhiên và tổng hợp và (Dưới) hệ thống peptidomimetic được khám phá trong nghiên cứu này. Tín dụng: Khoa Hóa học, Đại học Yonsei
Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã phát triển một loại polyme gốc monome epoxy mô phỏng các đặc điểm cấu trúc của protein chân trai và chứng minh bằng thực nghiệm rằng tương tác anion–π đóng vai trò quan trọng trong việc tăng cường sự gắn kết của polyme.
Bài báo được công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences.
Tương tác anion–π là liên kết không cộng hóa trị được hình thành giữa các phân tử tích điện âm (anion) và hệ thống electron π của vòng thơm. Mặc dù các tương tác này được biết là đóng vai trò quan trọng trong các quá trình sinh học như xúc tác enzyme và vận chuyển ion, nhưng nghiên cứu khám phá ứng dụng của chúng trong polyme tổng hợp vẫn còn khan hiếm.
Lấy cảm hứng từ loài trai, loài có đặc tính kết dính đáng chú ý trong môi trường tự nhiên, nhóm nghiên cứu đã tập trung vào các protein ở lòng bàn chân của những sinh vật này. Thông qua phân tích các thành phần chính góp phần tạo nên khả năng kết dính mạnh mẽ của chúng, các nhà khoa học phát hiện ra rằng đặc điểm cấu trúc của 3,4-dihydroxyphenylalanine (DOPA) và axit aspartic đặc biệt quan trọng.
Để thúc đẩy những phát hiện của mình, nhóm nghiên cứu đã thiết kế các monome chức năng sao chép các đặc điểm cấu trúc này, dẫn đến việc tổng hợp một loại polyme mới. Công trình này đề xuất một phương pháp thiết kế mới cho polyme, có tính đến các tương tác liên phân tử phức tạp có trong các hệ thống sinh học.
Cụ thể, monome mô phỏng cấu trúc DOPA cung cấp trường điện tử π của vòng thơm, trong khi monome đại diện cho axit aspartic đưa anion cần thiết cho tương tác anion–π trong khung polyme. Hơn nữa, nhóm nghiên cứu đã sử dụng một thiết bị lực bề mặt (SFA) để phân tích định lượng độ kết dính của polyme trong các điều kiện khác nhau.
Nhóm nghiên cứu đã so sánh sự gắn kết của polyme trong môi trường trung tính, nơi các nhóm chức năng của nó bị ion hóa, với điều kiện axit, nơi chúng vẫn không bị ion hóa.
Phát hiện của họ cho thấy rằng trong môi trường trung tính, tương tác anion–π đóng vai trò là lực liên kết chính, tăng cường đáng kể sự gắn kết của polyme. Ngược lại, trong điều kiện axit, liên kết hydro chiếm ưu thế, dẫn đến sự gắn kết yếu hơn.
Nghiên cứu này đánh dấu bằng chứng thực nghiệm đầu tiên làm nổi bật vai trò quyết định của tương tác anion–π trong việc tăng cường sự gắn kết giữa các polyme tổng hợp.
Ý nghĩa của những phát hiện này mở ra hướng đi cho các chiến lược thiết kế polymer sáng tạo có thể áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm chất kết dính, hệ thống tự lắp ráp, chất xúc tác và phân phối thuốc.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
