하이브리드 나노물질을 위한 다중금속 빌딩 블록의 제어된 제조

하이브리드 나노물질을 위한 다중금속 빌딩 블록의 제어된 제조
새로운 방법은 촉매 작용 및 약물 발견에 잠재적으로 사용되는 다양한 금속 종을 포함하는 공중합체를 구성하는 데 사용할 수 있습니다.
날짜:
2022년 6월 14일
원천:
도쿄이과대학
요약:
측쇄에 다른 금속 착물을 가진 폴리머는 다양한 응용 분야에서 유망한 고성능 재료로 생각됩니다. 그러나, 기존의 제조 방법은 생성된 금속 조성을 제어하는 ​​것이 복잡하기 때문에 이러한 중합체를 구성하는 데 적합하지 않습니다. 최근 과학자들은 이러한 한계를 극복하고 미래의 하이브리드 재료를 만들기 위한 빌딩 블록으로 사용할 수 있는 다중 금속 공중합체를 성공적으로 생산하는 방법을 개발했습니다.

플라스틱에서 옷, DNA에 이르기까지 폴리머는 어디에나 있습니다. 폴리머는 모노머라고 하는 반복 단위의 긴 사슬로 만들어진 다목적 재료입니다. 측쇄에 금속 착물을 포함하는 고분자는 다양한 분야에서 하이브리드 물질로서 엄청난 잠재력을 가지고 있습니다. 이 잠재력은 폴리머에 여러 금속 종을 포함할 때만 증가합니다. 그러나 금속 착물을 갖는 중합체를 제조하는 통상적인 방법은 생성된 중합체에서 금속 종의 조성을 제어하는 ​​것이 복잡하기 때문에 다중 금속 중합체의 구성에 적합하지 않다.

최근 도쿄이과대학의 오사와 시게히토 조교수와 오츠카 히데노리 교수가 이끄는 연구팀이 이러한 한계를 극복할 수 있는 새로운 중합법을 제안했다. Osawa 박사는 "이러한 착물을 제조하는 일반적인 방법은 리간드(다른 화학 종을 함께 연결하는 분자 '골격')가 있는 중합체를 설계한 다음 금속 종을 추가하여 착물을 형성하는 것입니다. 그러나 각 금속은 서로 다른 리간드에 대한 결합 친화성으로 인해 생성된 구조를 제어하기가 복잡합니다. 다른 금속 종의 착물을 갖는 중합성 단량체를 고려함으로써 생성된 공중합체의 조성을 효과적으로 제어할 수 있습니다." 이 연구는 2022년 4월 1일 온라인으로 제공되었으며 58권에 게재되었습니다.

중합체를 구성하는 단량체가 그 자체로 중합체인 경우 중합체를 공중합체라고 합니다. 그들의 연구를 위해 과학자들은 디피콜릴아민 아크릴레이트(DPAC) 단량체를 설계했습니다. DPA는 우수한 금속 리간드이며 다양한 생화학적 응용 분야에서 사용되어 왔기 때문에 선택되었습니다. 그런 다음 그들은 DPAAc를 아연(Zn) 및 백금(Pt)과 중합하여 금속 착물인 DPAZn(II)Ac 및 DPAPt(II)Ac와 같은 두 개의 중합체 사슬을 형성했습니다. 그런 다음 두 개의 단량체를 공중합했습니다. 그들은 성공적으로 공중합체를 생성할 수 있을 뿐만 아니라 단량체의 공급 구성을 변화시켜 금속 조성을 제어할 수 있음을 발견했습니다.

그런 다음 그들은 이 공중합체를 빌딩 블록으로 적용하여 플라스미드 데옥시리보핵산(DNA)을 주형으로 사용하여 나노입자를 제작했습니다. 플라스미드 DNA는 두 가지 구성 단량체가 결합하는 것으로 알려져 있기 때문에 주형으로 선택되었습니다. 생성된 DNA와 나노입자 고분자 복합체(폴리플렉스)의 형성은 고해상도 주사 터널링 전자 현미경 및 에너지 분산 X선 분광기를 사용하여 확인되었습니다.

현재 특허 출원 중인 이 기술은 금속간 나노물질을 제조하는 새로운 방법으로 확장될 수 있습니다. "금속간 촉매 나노물질은 단일 금속 종만을 포함하는 나노물질에 비해 상당한 이점이 있는 것으로 알려져 있습니다."라고 Dr. Osawa는 말했습니다.

연구에서 형성된 폴리플렉스는 DNA 결합 분자로 항암제 및 유전자 운반체 개발에 사용될 수 있음을 나타냅니다. 제안된 제조 방법은 또한 백금과 같은 귀금속에서 멀어지는 촉매 작용의 발전으로 이어질 것입니다. Osawa 박사는 "이러한 다중금속 공중합체는 미래에 다양한 종류의 거대분자 금속 착물을 위한 빌딩 블록 역할을 할 수 있습니다."라고 결론지었습니다.

이 연구의 결과는 고분자 화학 분야에서 지대한 영향을 미칠 것입니다.