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多层响应性涂料的超简单制备法

2019-07-25 来源:ag绝迹
论文标题:One-step procedure for the preparation of functional polysaccharide/fatty acid multilayered coatings

期刊:Communications Chemistry

作者:Samantha Micciulla, Dominic W. Hayward, Yuri Gerelli, Alain Panzarella, Regine von Klitzing, Michael Gradzielski, Leonardo Chiappisi

宣布时刻:2019/06/04

数字识别码: 10.1038/s42004-019-0155-y

今日咱们带大家走近论文背面的故事,一同来听听来自柏林工业大学的Leonardo Chiappisi在寻觅多层呼应性涂料的超简略制备法的进程中,是怎么迸发出创意并终究将主意化为实际。

相关研讨以One-step procedure for the preparation of functional polysaccharide/fatty acid multilayered coatings为题宣布在Communications Chemistry期刊上。

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图1

这个研讨的背面,其实是一段很长的故事,走运、改变和失利常伴我左右,终究的效果也离不开优异的搭档和仪器的支撑。这一切都开端于14年的2月份,于加州举办的Gordon胶体,大分子和聚电解质溶液研讨会议上。曩昔五年的韶光里,发生了太多的事。

回到2014年:我和这篇论文的榜首作者Samantha Micciulla博士正在柏林工业大学从事咱们的博士研讨;我在研讨由一种由外表活性剂和壳聚糖自拼装构成的结构;而Samantha则在研讨聚电解质多层膜。只需研讨过外表的朋友就会知道,外表的功用化进程是多么的冗长和杂乱,尤其是当你需求制备多层纳米结构。可是我却稀有公斤的资料能够用。由于对自发自拼装来说最美好的一点是,实验者仅有要做的事便是把聚合物以及外表活性剂溶液混合到一同。这两个组分就会自己结组成精巧杂乱的结构。相关的研讨效果请参阅引证1-3.

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图2壳聚糖/脂肪酸衍生物体系中自拼装结构的示意图,更多概况请看引证1-2

在Gordon会议上,我端着一杯墨西哥啤酒,展现着我的墙报,讨论着壳聚糖及脂肪酸衍生物构成的多层囊泡。我是这么描述的:这些聚合物的结构 类似于逐层拼装,只不过是在溶液中 。电光火石间,我想到了Samantha的研讨,冗长的制备进程,一层接着一层的聚合物,而在我的研讨中所有的组分都是 自力更生 。就这样,运用壳聚糖和外表活性剂在多层纳米结构中的自拼装来制备功用涂层的主意就诞生了。

回到柏林后,我带着满腔的热心,投入到了根据壳聚糖的多层涂层资料的制备傍边。但无情的实际是,除了一个含糊的概念外,我不知道该怎么做,我乃至不知道怎么整理衬底。所以,我和Samantha通力合作,开端测验将囊泡沉积在硅片上。前期运用的多种浸涂法都失利了,咱们转而测验旋涂法。在硅衬底上经过旋涂多层囊泡溶液,构成了一个美丽而均匀的蓝色薄膜。

在取得博士学位后,我和Samantha都去了Laue-Langevin,一所坐落法国阿尔卑斯山的中部的研讨机构。咱们的研讨方向仍旧天差地别,可是在业余时刻,咱们仍合力研讨着这个奇特的多层结构。咱们开端对这个涂层进行表征,然后意识到它对湿度适当灵敏。经过中子反射丈量,咱们找到了这个涂层是个有规则的分层结构的依据。而榜首个样本显着的布拉格峰则证明咱们成功将多层结构搬运到了衬底上,并坚持了它的内部结构。特征丰厚的反射率数据,又使咱们花了两年时刻去剖析,以取得牢靠的模型来代表咱们的体系。经过了一系列杂乱的技术支撑和重要的数据剖析和论述后,咱们的研讨总算能够投稿了。特别高兴的是,这篇文章很快就被Communications Chemistry接收了。

这个视频中总结了背面的科学原理:多糖壳聚糖与带相反电荷的改性脂肪酸在水溶液中自发构成多层囊泡。咱们运用这种自拼装行为,经过十分简略的一步法制备出了多糖/脂肪酸多层涂层。

L. Chiappisi, S. Pr vost, I. Grillo, M. Gradzielski, Chitosan/Alkylethoxy Carboxylates: A Surprising Variety of Structures, Langmuir. 30 1778 1787. doi:10.1021/la404718e.

L. Chiappisi, S. Pr vost, I. Grillo, M. Gradzielski, From Crab Shells to Smart Systems: Chitosan Alkylethoxy Carboxylate Complexes, Langmuir. 30 10608 10616. doi:10.1021/la502569p.

L. Chiappisi, M. Simon, M. Gradzielski, Toward Bioderived Intelligent Nanocarriers for Controlled Pollutant Recovery and pH-Sensitive Binding, ACS Appl. Mater. Interfaces. 7 6139 6145. doi:10.1021/am508846r.

摘要:Soft, stratified, amphiphilic systems are recurrent motifs in nature, e.g., in myelin sheaths or thylakoid stacks, and synthetic analogues are increasingly being exploited in the areas of biocatalysis, biosensing, and drug delivery. The synthesis of such complex multilayered systems usually requires lengthy preparation protocols. Here, we demonstrate the formation of multilayered fatty acid/polysaccharide thin films prepared via a single step protocol, which exploits the spontaneous self-assembly of the components into vesicular systems in aqueous solution. The solutions are characterized by light and neutron scattering experiments and the thin films by neutron reflectometry, optical ellipsometry, atomic force microscopy, and x-ray diffraction. The thin films exhibit structural features with sub-10 nm dimensions, stemming from the ordered sequence of hydrophilic and hydrophobic layers and respond strongly to changes in ambient humidity. Using this approach, films with a total thickness varying from tens to hundreds of nanometers can be easily prepared.

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