Исследователи успешно записывают ранее необъяснимое поведение гидрогелевых микросфер

]

Ученым из университета Синсю удалось записать ранее нерешенное поведение гидрогелевых микросфер (микрогелей) с помощью недавно разработанного инструмента: высокоскоростной атомно-силовой микроскопии с регулируемой температурой (TC HS AFM).

TC HS АСМ-анализ микрогелей, синтезированных по разным методам полимеризации: полимеризация с преципитацией в минус (центр) (слева) полимеризация ниже VPTT и (справа) обратная миниэмульсионная полимеризация выше VPTT. Предоставлено: Nishizawa et al., Angewandte Chemie International Edition, 2019 г., авторское право Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA

Этот инструмент, который является первым в своем роде, был создан доктором Такаюки Учихаси из Нагойского университета для изучения белков. Впервые он был применен к исследованию микрогелей исследовательской группой в лаборатории Daisuke Suzuki, Высшей школе текстильной науки и технологии и RISM (Исследовательская инициатива по супраматериалам) университета Shinshu.

Исследование, возглавляемое первокурсником-доктором Юичиро Нисидзавой, успешно изучило структуру микрогелей, которые были сложными из-за ограничений более раннего оборудования.

Структура микрогелей была всесторонне исследована с использованием методов рассеяния и визуализации, таких как флуоресцентная микроскопия, электронная микроскопия, микроскопия сверхвысокого разрешения и атомно-силовая микроскопия. Используя такие методы, термореактивные свойства структур типа ядро-оболочка были хорошо документированы. С помощью TC HS AFM они могли видеть и регистрировать частицы всесторонне – нетермореактивные неоднородные сферические домены декананового масштаба – что было выдвинуто гипотезой д-ра Кенджи Ураямы из Киотского технологического института.

Как показали наши исследования, гидрогелевые микросферы имеют гетерогенную структуру почти во всех случаях. Кроме того, гетерогенная наноструктура будет влиять на физико-химические свойства набухших в воде микрогелей и приведет к разрыву между теорией и результатом. Мы считаем, что наши выводы могут способствовать пониманию этих пробелов .

Юичиро Нисидзава, докторант первого года, Университет Синсю

Группа университета Синсю впервые исследовала микрогели, полученные полимеризацией осадков. Этот гель обладает структурой ядро-оболочка и сферическими доменами без термореактивности. С помощью методов обратной миниэмульсионной полимеризации они могли синтезировать еще два вида микрогелей, которые ранее считались одинаковыми, но было обнаружено, что они ведут себя по-другому.

Микрогели, полученные с помощью обратной полимеризации миниэмульсии под VPTT, синтезировали гель без нетермореактивного домена, а также без классической структуры ядро-оболочка. Это было однородно однородно. Третий метод, в котором использовалась обратная миниэмульсионная полимеризация над VPTT, синтезировал неоднородный гель без структуры ядро-оболочка, но в нем были нетермореактивные домены размером от нано- до субмикронного размера. Команда Shinshu смогла продемонстрировать, что метод производства значительно влияет на различия в структуре и, следовательно, на поведение трех типов микрогелей.

Эта работа предлагает понимание всех термочувствительных микрогелей и, возможно, других коллоидов, реагирующих на стимулы. Понимание того, что техника производства сильно влияет на структуру, поможет создать такие приложения, как микрогелевое стекло / кристалл и другие медицинские материалы. Команда Shinshu ожидает продолжения изучения микросфер гидрогеля. Нишизава заявляет: « в конечном счете, мы хотим разработать новые типы микросфер, которые улучшат уровень жизни людей ».

Source link