跟踪两亲性蠕虫

蠕虫、章鱼、水母:当你去钓鱼在两亲聚合物中,你都可以抓一些奇怪的生物。讲,隐喻用于描述这些分子自组装的结构生物学。我们的头脑似乎坚持我们看到有一个栩栩如生的方面:我们正在目睹过程类似于微生物学。谁知道呢,也许我们是谁?

这些微观形式报道了高分子化学家谢菲尔德大学的Steven回来英国和他的同事在聚合物水溶液的过程中自己的形成。^[1][2]两亲性嵌段共聚物的链两部分用不同溶剂的倾向:通常情况下,一块是亲水的,其他疏水。在这么多,分子像加长版本的两亲性脂质和其他表面活性剂形成自发的影响(如细胞膜),胶束、囊泡等中尺度结构使其疏水段远离水。而是一个微妙的平衡的分子包装、曲率能源和其他因素可以使这些床单和骨料承担复杂的形式,如复杂的网络,管和像虫的胶束。

扭曲的形状

大多数表面活性剂都小,紧凑,指控头部基团反面的油性,疏水链。但对嵌段共聚物两亲,头和尾巴长链。这将创建新形式的自组装的可能性难以预测。制成的双肽段,生物相容性,正在探索自我组装,可注射组织工程支架。在一个例子近日报道,^[3]这样的合成分子形成宏观管和自我修复的能力,如果他们断裂挤压成网络。

聚合物双探索著和他的同事将形成微观网络自发,及许多其他行业的企业。他们的共聚物是由两种类型的水溶性丙烯酸甲酯单体,其中一个形成一个疏水亲水聚合物和其他。关键的因素是,后者块原位生长在亲水的的方法称为可逆加成断裂链转移(筏)。这意味着两亲聚合物自组装仍在增长,这样的结构随时间而变化。

以及如何!在相对较短的疏水链,分子组装成小micelle-like blob 20-30nm跨越;长链可以形成胶束“蠕虫”也许是几百纳米的长度。这些逐渐延长和连接,直到最长的疏水链,形成中空,大约球形囊泡约100 - 200纳米宽,双层墙。

但还有更多。生长过程后的几个小时揭示了纳米结构进行一系列的转换:从blob蠕虫,然后分支,部分结合蠕虫。从这些像虫的网络出现的最奇异的形式:新生half-vesicle穹顶附带蠕虫,看起来像水母。囊泡开始结束并关闭,他们可能保持联系蠕虫,像两个系留气球,直到最后,双层壳和封闭。

这些结构,而复杂,可控和可预测的。他们可能会发现使用。回来已与细胞生物学家合作工作表明凝胶由像虫的共聚物亲水脂分子组件可以作为一个矩阵,将干细胞存储在一个可行的但静止状态,抑制细胞增殖。更重要的是,这种材料将做同样的为人类胚胎,呈现它们休眠好几天没有低温贮藏。^[4]工业赞助,现在回来探索大规模合成的高分子材料的可能性。

生命的迹象?

不过,有任何真正对这些复杂的结构除了表面形态逼真的相似之处吗?也许吧。胡安Perez-Mercader哈佛大学、美国、和他的同事们报告修改的木筏的方法使更大的聚合物囊泡的行为。^[5]这些隔间是由两亲聚合物形成光化学聚合过程包括photosensitising代理创建所需的自由基链增长——这意味着聚合可以开启和关闭。

从最初的小水滴的单体,研究人员成长囊泡10μm一样大。但是一旦他们达到这个“巨人”大小,意想不到的事情发生了:囊泡破裂并返回到初始液滴的状态。在这样的循环,一次又一次,只要有一个光源。Perez-Mercader和他的同事们称之为“凤凰行为”。

更重要的是,囊泡走向光明。这几乎令人毛骨悚然的趋光性,研究人员认为,由于水流在囊泡膜,其表面张力不平衡所引起的:侧面正对光源的经历更多的聚合,所以是两亲性。流体由于表面张力梯度称为马朗戈尼效应是众所周知的。

这些复杂的行为,包括一种原始形式的复制和定向运动,告诉我们任何关于“原始细胞”在早期地球的起源吗?的猜测在这个阶段,但对于Perez-Mercader,哈佛大学的生命起源倡议的一员,这是毫无疑问的一部分动力。