Globulus (polimerek)

A gömbölyű egy polimerlánc olyan állapota (konformációinak halmaza) , amelyben az egységek koncentrációjának ingadozása kicsi: korrelációs sugaruk sokkal kisebb, mint egy makromolekula mérete. A gömb alakú egységek koncentrációja sokkal nagyobb, mint a polimer tekercsben , és ez a koncentráció a gömbölyű teljes térfogatában állandó, kivéve a felületen lévő vékony réteget (például a polimer/oldószer határfelületet), ún. a gömböcske pereme .

Tekercs-gömb átmenet

Általános szabály, hogy egy homopolimer oldatában , amikor az oldószer minősége romlik (általában a hőmérséklet csökkenésével), a polimer lánc tekercs -globulus átmeneten megy keresztül . Fizikailag ez azért történik, mert a rossz oldószer a linkek vonzó térfogati kölcsönhatásának felel meg . Először valamivel a θ-hőmérséklet alatt (a nagyságrendű értékkel , ahol a lánc polimerizációs foka , azaz a benne lévő láncszemek száma) a tekercs laza gömbölyűvé omlik össze , amely közel van a lánchoz. tekercs; az oldószer minőségének további romlásával a gömböcske sűrűvé válik. A tekercs-gömbfázis-átmenetet P. J. Flory 1949 -ben vizsgálta fenomenológiailag [1] ; gyakran használják a Flory-féle megközelítés Ptitsyn és Eisner, Birshtein és Pryamitsyn (1986) által javasolt módosításait. Sokkal szigorúbb, de bonyolultabb módszert javasolt 1979-ben I. M. Lifshitz , A. Yu. Grosberg és A. R. Khokhlov a lánc konformációs entrópiáját sűrűségfunkcionális formában reprezentáló megközelítés alapján ( Lifshitz-képlet ) [2] .

A gömböcskék egyik példája a fehérjék . A denaturáció-renaturáció során azonban összetett viselkedést mutatnak: bár a fenti módszerek egy része éppen a fehérjékben a natív-denaturált konformáció átmenetére való tekintettel lett kifejlesztve, kiderült, hogy egy ilyen összetett objektumra nem alkalmazhatók.

Oldható gömböcskék

A gömbölyű felületi feszültsége általában pozitív, vagyis az oldatban lévő golyócskák aggregálódnak és kicsapódnak. Ez könnyen megmagyarázható: ha a láncszemek egymással és az oldószermolekulákkal való kölcsönhatása miatt vonzódnak és gömbölyűt alkotnak ugyanazon a láncon belül, akkor a különböző láncokból származó láncszemek is vonzanak.

Egyes anyagok azonban, például a fehérjék , oldható golyócskák. A fehérjék azonban meglehetősen összetett szerkezettel rendelkeznek, amelyet nehéz a kémiai szintézis, és nehéz elméletileg elemezni. Az oldható gömböcskék előállítása ígéretes lehet mind az oldható gömb alakú biopolimerek tulajdonságainak magyarázatára, mind pedig a gyakorlati alkalmazásokra: célzott gyógyszerbejuttatásra , molekuláris vázak létrehozására, katalízisben és üzemanyagcellákban . Kísérletileg oldható gömböcskék amfifil homopolimerekből képződtek (1990-es években), amelyeket F. Winnik (Françoise Winnik) csoportja vizsgál [3] . Számítógépes kísérletek során oldható gömböcskék létezését fedezték fel a 2000-es évek elején V. Vasilevskaya csoportjában. Elméletileg ezt a viselkedést valamivel később A. Szemjonov et al.

Irodalom

• A. Yu. Grosberg, A. R. Khokhlov : Makromolekulák statisztikai fizikája . — M.: Nauka, 1989. ISBN 5-02-014055-4
• G. M. Bartenev, S. Ya. Frenkel, Physics of polimers . - L .: Kémia, 1990. ISBN 5-7245-0554-1

Jegyzetek

1. ↑ Paul J. Flory, The Configuration of Real Polymer Chains , J. Chem. Phys. 17 , 303 (1949)
2. ↑ I. M. Lifshits, A. Yu. Grosberg, A. P. Khokhlov, Volume Interactions in the Statistical physics of a polymer macromolecule , UFN 127 (3) (1979)
3. ↑ Lásd például A. Laukkanen, L. Valtola, FM Winnik és H. Tenhu, Formation of Colloidally Stable Phase Separated Poly (N-vinylcaprolactam) in Water , Macromolecules 2004, 37 , 2268-2274