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登錄結合位點的案例
基于AutoDock進行全局分子對接篩選最佳結合位點
2.3 分子對接方法
分子對接采用AutoDock 4.2.6軟件包實現,設定1DWC晶體結構中心的位置為活性位點,將小分子對接到活性位點,對接盒子的中心坐標設為(36.99, 41.25, 43.45),XYZ各方向的格點數設為120×120×120,格點間距為0.5 Å,對接次數設為100,其余參數采用默認值
3 分子對接結果
首先通過分子對接結果,我們發現化合物結合到了不同位點上,結果如下圖所示,該結果表明,上述小分子的確能結合到四個不同的結合位點上。
隨后,為了進一步判定哪一個位點是其結合的優勢位點,我們將其結合到不同位點的小分子與蛋白之間的分子對接能量打分結果以及預測的抑制活性值進行了對比分析,結果如表1所示。通過結果對比分析,我們發現,該類分子在活性位點處的結合能以及預測的活性都是最低的,因此我們判定該處位點為該類分子結合到該蛋白靶標上的優勢結合位點,并以此為位點作為其他同類分子在該蛋白上的結合位點。
展開 藥物設計中的分子動力學
使用苯,因為它是小分子藥物中最常見的環,且NS3pro活性位點的表面具有負靜電勢;基于已知NS3pro抑制劑的信息,故使用其他兩個帶有正電荷的片段。選擇對三個片段都非常有利的碎片多樣性集合對接到MD幀中。經過過濾和目視檢查后,在體外僅測試了5個分子,其中2個顯示出低微摩爾的親和力。重要的是兩種活性化合物可以對接到晶體結構中,但是它們沒有通過過濾器,換句話說,它們在MD幀的結構中是陽性的,在晶體結構中是陰性的。
3.通過MD誘導契合(MD-IF)準備結合位點
研究人員設計了MD協議采樣與晶體結構不同的蛋白質構象。這些構象揭示了天然配體或底物的結合位點中活性位點側鏈或一些口袋中較大孔的側鏈取向。另外,通過已知抑制劑的信息,使用來自載脂蛋白靶標的MD模擬的結構整體不會偏向于可能導致完全新穎的抑制劑。
案例
蛋白激酶中的ATP結合位點位于催化結構域的兩個葉片之間,特別是在活化環、富含Gly環和一些側鏈。小分子抑制劑可以促進環和側鏈的置換,這種重排效應形成的口袋稱為變構位點,其接近ATP結合位點,且在許多有效的選擇性酪氨酸激酶抑制劑中被疏水部分占據。最近的一項研究中,通過MD產生了酪氨酸激酶EphA3活性位點的誘導擬合,以適應不能停靠在EphA3晶體結構中的已知II型抑制劑。MD誘導擬合(MD-IF)結構的MD幀用于大約175,000個化合物藥效團定制的化合物庫的高通量對接,其在體外測試的12個分子中產生3個活性物質,命中率為25 %。重要的是EphA3激酶的ATP結合位點中環的誘導位移和Tyr742側鏈的重新取向不能通過常規的能量最小化來實現。
4.預測結合模式的MD驗證
有兩種類型的MD用于驗證通過對接獲得的結合模式:
第一種,在高吞吐量對接和排名之后,使用MD模擬作為最終的過濾器。
展開 發現G蛋白偶聯受體蛋白新的別構位點
圖二,分子動力學模擬尋找到乙酰膽堿天然激動劑乙酰膽堿ACh的新的結合位點。(a)乙酰膽堿分子質心在M3乙酰膽堿受體模擬過程位置的變化。(b)乙酰膽堿分子質心到天冬氨酸 (D2.50)的距離隨著模擬時間的變化。(c)(a)乙酰膽堿分子質心在M4乙酰膽堿受體模擬過程位置的變化。(d)拮抗劑TTP在M3乙酰膽堿受體模擬中最后的位置。(e)激動劑乙酰膽堿ACh在M3乙酰膽堿受體模擬中最后的位置。(f)拮抗劑TTP在M4乙酰膽堿受體模擬中最后的位置。(e)激動劑乙酰膽堿ACh在M4乙酰膽堿受體模擬中最后的位置。
通過分析小分子與受體的相互作用指紋圖譜,作者引入了生化突變實驗。突變結果進一步佐證了這一新的結合模式(圖三)。
圖三,激動劑乙酰膽堿ACh與乙酰膽堿受體相互作用指紋圖譜與生化突變實驗結果。
通過系統分析所有GPCRs結構,作者發現這個新發現的結合位點存幾乎存在于所有的GPCRs結構當中(圖四)。
圖四,新發現的別構位點的保守性。
圖五,新發現的別構位點在藥物設計中的應用。
在本文工作中,作者通過計算生物學的方法發現了GPCR的一個新的別構位點 (allosteric site)并且得到生化突變實驗的佐證。基于此,人們可以通過結合傳統的正構位點(orthosteric site)與這個新的別構位點結合的方式來得到新的化學環境(圖五),從而為設計高度專一活性的藥物分子提供新的機遇。
本工作的預覽版本在2018年7月14日在線發表于Chemical Science8。本文第一作者為Stephen Chan,由袁曙光博士指導。上海科技大學王靜靜博士為共同一作。主要通訊作者為洛桑瑞士聯邦理工學院(EPFL)袁曙光博士。共同通訊作者為上海科技大學劉志杰教授與洛桑瑞士聯邦理工學院(EPFL)Horst Vogel教授。
展開 學術干貨 | 解讀電解水制氫中的非貴金屬催化劑
帶負電荷的非金屬原子和孤立金屬原子分別作為質子結合位點和氫化物結合位點。換言之,質子結合位點與氫化物結合位點共存于Ni2P(001)表面,而這種所謂的“整體效應”將有助于產氫反應。此外,他們發現在產氫反應過程中,H2強烈束縛于鎳空心位點。但在P的協助下,鍵合的H2可以很容易地從Ni2P(001)表面離去。這一重要理論預測激發了將金屬磷化物作為產氫催化劑的廣泛研究。
金屬硼化物
與金屬磷化物類似,金屬硼化物材料也具有一定的HER催化活性,已獲得研究人員的關注并進行研究。金屬硼化物(及其合金)可以簡單的通過金屬鹵化物和硼氫化鹽溶液反應制備。例如,已對摻雜或純非晶態硼化鎳(Ni2B)在堿性介質中的HER電催化性能進行探索。最近,硼化鉬(MoB)在酸性和堿性條件下均具有較好電催化HER活性,但在pH=14時被迅速腐蝕。反而在pH=0時,硼化鉬催化劑能夠長期穩定地催化反應。雖然其表面暴露在空氣中會迅速形成氧化物,但這些氧化物在電催化HER正常操作條件下可在陰極移除。
二、增強非貴金屬電催化劑析氫活性和穩定性的部分策略
許多策略可用于促進非貴金屬電催化劑的性能和穩定性。這些策略旨在增強部分氧化還原過程中電催化劑的活性以及可用的催化位點數量。下文將對部分提升電催化劑性能的策略進行概述,并給出部分實例。
構筑納米結構
眾所周知,電催化電流的大小與電催化劑的有效表面積息息相關。對電催化劑的化學組成或構相進行調整可增加催化活性中心的區域密度,而改變形貌(如納米結構)即提升實際表面積也可增加可用的活性位點。不改變每個位點的反轉頻率(TOF),簡單地通過電催化劑表面褶皺以增加可用位點的數量,定會提高整體電催化性能。這可能是提高電催化性能最簡單、最常規的手段。
化學摻雜
金屬和金屬合金電催化活性趨勢與電催化劑的電子結構和性質有關。
展開 
加州大學&加州州立大學Angew :有機金屬框架中,同桿螺旋填料提高金屬位點的最高的密度方法
這種結構模仿MOF-74,揭示獲得高密度客體金屬位點的結構材料的可能性。文中體現了設計原則的另一個極限,這與作者開發的孔隙空間分區的方法形成鮮明對比,該方法具有由客體結合金屬位點,全部轉換由從框架重新定位到孔中心的能力。這種控制客體結合位點的理論密度和位置的方法,使得開發一種材料成為可能,以實現針對各種應用的可調特性。
文獻鏈接:Homo-Helical Rod Packing as a Path Toward the Highest Density of Guest-Binding Metal Sites in Metal-Organic Frameworks(Angew, 2018, DOI: 10.1002/anie.201802267)。
展開 靶向蛋白質組技術研發進入快車道,北鯤云超算為技術順利推進提供有力支撐
有研究機構發現,在這短短一秒鐘的時間里,有部分結構會衍生出具有較高親和力的結合位點。而正是基于這樣的發現,為靶向蛋白質折疊中間體致藥理性失活(PPI-FIT)技術提供了很好的藍本。其大致的原理是,在藥物與這些位點相結合之后,可以干擾蛋白質的正確折疊,進而使的其形態停留在中間體的狀態。細胞會將這些中間體識別為不正確的折疊,并通過自噬—溶酶體這種方式促使其進行降解,達到清除致病蛋白的目的。
在蛋白質的折疊過程中,多肽會使用大量的時間處于非通路狀態,借助于分子動力學的模擬計算,可以通過關注中間體構象的變化達到提高采樣率的目的,如果能夠對這一原理進行利用,就意味著分析效率會得到極大的提升。目前,已經有機構基于北鯤云開發出了對應的分析模型,按照這樣的思路,一旦識別到有潛力的折疊中間體,此類結構就會訊速地進入到虛擬篩選名單中,進而成為對應的靶點,并產生有巨大價值的小分子藥物。
該技術要順利地進行應用,需要有強有力的計算平臺進行支撐,在云計算技術日漸成熟的當今,這并不是難題。以北鯤云超算平臺為例,它可以將科研機構的本地服務器資源和云上資源進行整合,當本地服務器的算力資源緊張時,北鯤云超算平臺可以通過集群調度系統智能化地溢出到云系統上,進行作業時不需要排隊,可以有效地提高計算的效率。此外,北鯤云超算平臺還針對部分機構開發了專屬的管理系統,可以靈活地管理后臺的配置、靈活分配資源,使用起來更加便利。
數據顯示,在北鯤云超算平臺的支撐下,一家高校的生物信息組在進行基因組分析時,一周的時間里完成了2000個物種基因組分析,假若采用傳統的算力模式,這樣的效率是不敢想象的。業內人士稱,蛋白質突變引發的功能異常是多種疾病的誘發原因之一,但很多致病蛋白并不容易被常規小分子藥物靶向,這為藥物開發帶來了諸多挑戰。
展開 北京化工大學隋剛教授《Adv. Sci.》:原位構筑聚1,3-二氧戊環基電解質用于安全的鋰金屬電池
圖1原位形成PDOL@PDA/PVDF-HFP凝膠聚合物電解質的制備流程
纖維膜表面的PDA層一方面與PDOL存在分子間的氫鍵相互作用,提高機械強度;另一方面其含O基團還為Li+提供了相對松散的結合位點,通過與TFSI-1陰離子相互作用以促進鋰鹽的溶解,獲得高的離子電導率。
由于PDOL和PDA分子之間的氫鍵相互作用(圖1),PDA分子之間的相互作用減弱,因此-OH/-NH寬峰越來越小(圖2a)。PDA還可以與TFSI-1陰離子相互作用以促進鋰鹽的溶解,和LiTFSI鹽聚集態相關的峰在PDA引入后顯著降低(圖2c)。對PDA與PDOL界面相的Li+擴散模擬,發現PDA的引入是有利于Li+的解離,游離Li+的濃度顯著增加,這表明PDA的引入促進了鋰陽離子的溶解,從而提高了離子電導率和遷移數。PDA上的含O基團還為Li+提供了相對松散的結合位點,有利于Li+的傳輸。MD模擬進一步揭示了PDA和PDOL之間的相互作用。在圖2d中,PDOL上O原子與PVDF-HFP或PP中原子的徑向分布函數(RDF)中沒有出現明顯的峰。相反,PDOL上O原子和PDA上H原子之間的RDF分別在1.7 ?和2 ?處顯示出兩個不同的峰,表明在PDOL鏈周圍出現PDA上的原子可能性更高,反映了PDA/PVDF-HFP體系中存在明顯的分子間強相互作用。這也與FTIR的結果一致。解釋了PDOL@PDA/PVDF-HFP GPE比另外兩種GPEs更好的機械性能原因。
PVDF-HFP膜在吸收前驅體溶液后易于收縮,沒有自支撐能力。通過在纖維表面原位生長PDA層以提高膜的自支撐能力,吸液前后膜的尺寸沒有發生變化。
展開 ISV計劃 | 瀚海量子“雙軟”上架,大幅提升計算體系,共筑國產軟件云仿真生態 | 現招募10名體驗官,軟件免費用
上月,北鯤云ISV計劃正式啟動,智峪生科攜PointSite口袋預測率先上線北鯤云超算平臺,為用戶提供更多樣的選擇,大大提升結合位點原子識別準確性及計算效率。同時,PointSite結合北鯤云平臺產品與服務卓越的安全性及靈活性,進一步提升了整體運營能力與盈利水平。
繼智峪生科之后,ISV又迎來了重量級的合作伙伴。
瀚海量子攜PWDFT(Plane Wave Density Functional Theory)及HONPAS(Hefei Order-N packages for ab initio simulations) 上架北鯤云超算平臺,將計算體系提升到上萬原子級別,助力破局算力痛點,可大大提升北鯤云用戶科研工作效率。
展開 中南民族大學楊應奎教授團隊《Adv. Sci.》:聚合物用于鋰硫電池
與基于普通物理吸附的非極性碳載體相比,聚合物富含極性官能團,表現出豐富的化學結合位點和更強的多硫化鋰親和性。聚合物的柔性骨架可以有效地緩沖充放電過程中硫正極的體積變化。用作硫載體的導電聚合物可以進一步提高電子電導率。與無機/硫復合材料的熔融浸漬合成相比,含硫聚合物的合成通常在更溫和的條件下進行,從而能夠實現硫的均勻分布。此外,由于優異的化學穩定性、成膜能力和可加工性,聚合物在粘結劑、隔膜和電解質中也發揮著關鍵作用。因此本文還從功能性粘結劑的設計、多功能隔膜的設計和改性、聚合物界面相的引入和聚合物電解質等方面系統總結了聚合物分子結構對抑制多硫化物溶解的影響。
圖1聚合物在鋰硫電池中的各種應用
本文最后對聚合物在鋰硫電池中的應用和未來工作進行了總結和展望(圖2)。對于含硫聚合物正極,仍需要從聚合物鏈長、功能連接基團、極性基團、雜原子摻雜、共軛效應和拓撲結構等方面通過分子工程方法進一步提高硫含量、多硫化鋰捕獲能力和結構穩定性。硫化聚丙烯腈可能是最有希望成功應用的含硫聚合物,但其準確的分子結構和反應機理以及電解質的影響仍有待進一步研究。可以將原位表征技術和理論計算相結合,監測充放電過程中聚合物的結構和形態演變,深入理解電化學反應機理。還應考慮開發可控、低成本和可大規模應用的含硫聚合物的合成方法。對于聚合物硫載體,通過調控分子結構和設計多組分納米結構以加強對多硫化鋰的捕獲、增強動力學和提高硫含量,還需要在聚合物載體中加入導電碳以提高硫正極的電子導電性。對于粘結劑,可以從引入極性基團和增加粘附力等方面進行改進,對于多功能隔膜,可以通過調節孔徑和引入極性基團進進一步抑制多硫化鋰的溶解。同時,在正極和隔膜之間引入特定的聚合物界面層也能有效抑制穿梭影響。
展開 先導化合物藥物發現的途徑概述 PONY譜尼測試集團
1) 基于藥效基團的數據庫搜索
藥效基團通常是指那些可以與受體結合位點形成氫鍵相互作用、靜電相互作用、范德華相互作用和疏水鍵相互作用的原子或官能團。
藥效基團模型方法是一種重要的間接藥物設計方法,可用于先導化合物的發現。藥效基團及藥效基團元素在空間的分布(距離限制)構成三維藥效基團。三維藥效基團模型一般是通過對一組有生物活性的化合物進行結構活性關系分析,找出其共同的特征結構來建立的。另外,還可以通過對活性化合物與其靶標的復合物晶體結構進行分析得到三維藥效基團模型。三維藥效基團搜尋速度比較快,在分子對接前對化合物數據庫進行預處理,可以提高對靶標生物大分子有活性的小分子的發現。
2) 基于分子對接的虛擬篩選
分子對接技術是指分子模擬環境中,兩個或兩個以上的分子模型通過幾何形狀、化學環境及能量的匹配形成最佳結合的技術。分子對接的虛擬篩選需要靶標生物大分子和小分子化合物的三維結構信息。
首先要建立大量化合物(例如幾十個甚至上百個化合物)的三維結構數據庫,然后將庫中的分子逐一與靶標分子進行“對接”,通過不斷優化小分子化合物的位置(取向)以及分子內部柔性鍵的二面角(構象),尋找小分子化合物與靶標大分子作用的最佳構象,計算其相互作用及結合能。只要數據庫中化合物具有足夠大的分子多樣性,就可能從庫中搜尋出理想的分子結構。
總之,在尋找先導化合物時,
不同學科、不同方法之間相輔相成、相互補充,只有運用多種方法,從多方面進行綜合分析和評定,才能夠既得到比較優秀的先導化合物,又不丟失其它有益的生物活性物質。
展開 Science經典綜述鑒賞:探索構建可控制細胞行為的生物材料表面
圖1 骨骼的分層結構
(A)鈣化的外致密層
(B)圓柱形哈弗斯系統(骨單位)
(C)表面含有多種受體的細胞,可對特異性結合進行響應
(D)由羥基磷灰石和膠原分子組成的細胞外基質納米結構
2.細胞表面的納米尺度構造
細胞表面存在著微米級別的形如谷、脊的形貌特征,這些拓撲形貌可以調控細胞的行為,因此被稱為細胞的拓撲結構反應(topographic reaction)。而細胞外基質中的纖維、基底膜中的納米孔以及骨組織中的羥基磷灰石晶體均為納米尺度構造。大量的仿生驅動研究表明拓撲結構在納米尺度上變化能夠引發多種細胞行為,包括細胞粘附行為、細胞的生長取向、細胞的遷移、表面抗原呈現、細胞骨架凝結、激酶活化以及與轉錄和基因表達相關的信號通路的調節等。
圖2支架結構影響細胞的結合與擴散行為
(A-B)微孔或者微米纖維支架等具有微觀構造,促使細胞的結合與生長扁平化
(C)具有納米尺度構造的支架則具有更大的表面積吸附更多的蛋白質,從而可以暴露更多的結合位點與細胞膜上的受體結合
3.納米尺度支架的構建
為了再生組織,通常需要支架充當主體來支撐細胞的生長等行為。傳統的支架材料在宏觀層面與天然組織有著相似的力學特點。
展開 
東華大學蔡正國教授與中國科大陳昶樂教授《Angew》: 氫鍵策略制備異相催化劑用于乙烯與極性單體共聚
目前后過渡金屬催化劑負載方法主要分為圖1中的三種類型:第一種是利用金屬配合物與經過助催化劑預處理后的固體粒子形成離子對進行負載(圖1A),這種方法操作簡單,使用廣泛,但是固體粒子陰離子會對活性中心周圍造成空間阻礙,通常會導致聚合活性和共聚單體插入率下降;第二種方法是將金屬配合物利用共價鍵合負載到粒子表面(圖1B),但是這通常需要對催化劑結構進行特殊設計,存在催化劑合成過程復雜和表征困難等缺點;第三種方法是利用催化劑上特殊設計的結合位點(如羥基或氨基)與經過助催化劑處理后的固相顆粒進行原位結合負載(圖1C),其與第一種方法的不同之處在于金屬配合物是通過共價鍵合的方式負載到助催化劑上。該課題組前期已報道過使用方法C將苯氨基萘醌鎳催化劑負載到經MMAO處理的SiO2上,并且能夠高活性地催化乙烯均聚及乙烯與極性單體(乙酸-5-己烯基酯)的共聚(Macromolecules 2017, 50, 9216?9221)。
圖1. 烯烴聚合催化劑非均相化方法。
該論文使用前期已開發的苯氨基萘醌鎳催化劑和鈀催化劑(Polym. Chem.,2018, 9,5476–5482),利用催化劑配體骨架上的萘醌氧原子作為氫鍵受體和二氧化硅表面羥基作為氫鍵供體形成氫鍵進行負載,負載體系在攪拌下幾乎瞬間形成,并且利用紅外和固體核磁磷譜對氫鍵的形成進行了表征(圖2)。
圖2. Ni和Ni/SiO2結構式、負載效果及紅外和核磁表征圖。
展開 湖大張曉兵教授和譚蔚泓院士課題組Chem. Soc. Rev.: 小分子熒光探針在癌癥成像中的應用
小分子酶熒光探針的設計思路
大多數小分子酶熒光探針的設計是基于與酶活性部位的特異性作用,活性部位包括催化位點和結合位點。根據探針與酶作用的機理,小分子酶熒光探針可分為基于底物的小分子酶熒光探針和非基于底物的小分子酶熒光探針。基于底物的小分子酶熒光探針是將底物與熒光團相連,與酶作用后光譜性質發生變化;非基于底物的小分子酶熒光探針由三部分組成:以共價方式和非共價方式可與酶活性位點結合的基團,熒光團和兩者之間的連接物。
Figure 1.基于底物的小分子酶熒光探針的結構與機理
Figure 2.非基于底物的小分子酶熒光探針的結構與機理
Figure 3.共價結合和非共價結合的非基于底物的小分子酶熒光探針
為了使熒光信號(波長或者強度)在目標酶的作用下發生變化,多種信號轉化機理被應用在酶探針作用當中,比如分子內電荷轉移(ICT)、熒光共振能量轉移(FRET)、激發態分子內質子轉移(ESIPT)、光致電子轉移(PET)、結構變化和分子內運動受限等。
Figure 4.小分子酶熒光探針的響應機理
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展開 武大袁荃Chem. Soc. Rev.重磅: 分析科學中介孔材料結構-性能關系的新見解!
基于介孔材料的分析檢測系統中,具有大比表面積的介孔材料提供豐富的活性位點,可以顯著增加分析物與活性位點結合的可能性,因此可以縮短響應時間。此外,在任何傳感檢測原理下,分析物都必須擴散到介孔中以到達活性位點。也就是說,介孔傳感器的響應時間也受到介孔中分析物擴散的影響。大量研究表明,具有大孔徑和良好通道連通性的多孔材料有利于分子擴散,從而確保快速響應。 因此,介孔材料的比表面積、孔徑和孔道連通性都會影響基于介孔材料的傳感系統的響應時間。
圖二十三. 與無孔材料(左下圖)相比,介孔材料(左上圖)可以提供豐富的表面活性位點,增加材料與待測物的碰撞結合幾率從而縮短響應時間(右圖)。
圖二十四. 大比表面積介孔傳感系統有利于縮短響應時間。
(a)基于KIT-6和SBA-15的介孔WO3的N2吸脫附曲線。(b)不同濃度NO2存在下,KIT-6和SBA-15 WO3的響應。(c)具有豐富活性位點的介孔碳材料的制備示意圖。(d)PEO117-b-PS198介孔碳傳感器對不同濃度NH3的響應和恢復曲線。
圖二十五. 分析物在大孔徑(左圖)和小孔徑(右圖)介孔材料中的擴散。
圖二十六. 具有大孔徑的多孔傳感系統有利于縮短響應時間。
(a)布洛芬在MCM-41、mSBA-3和mSBA-3多孔二氧化硅上的吸附等溫線。(b)MCM-41、mSBA-3和mSBA-3多孔二氧化硅的布洛芬的釋放曲線。注:MCM-41a是老化的MCM-41。MCM-41和MCM-41a表現出非常相似的釋放行為。(c)介孔WO3傳感器對不同濃度H2S的響應和恢復曲線。(d)介孔WO3傳感器對濃度為50ppm H2S的響應和恢復曲線。
展開 山東大學陳浩副研究員、譚業邦教授與南京大學曹毅教授合作Angew:基于狀態疊加交聯位點精準調控聚合物網絡粘彈性
交聯位點的動力學特征是決定超分子聚合物網絡力學性質的核心因素。交聯位點的解離速率較慢,對應的聚合物網絡往往強度較高;而交聯位點的解離速率較快,對應的聚合物網絡往往柔性更好。因此,對交聯位點動力學特征進行調控,是控制聚合物網絡宏觀力學性質的有效途徑。然而,傳統的交聯位點往往表現出固定的結合/解離速率常數,極大的限制了對超分子聚合物網絡力學性質的調控。
在前期工作的基礎上,山東大學陳浩副研究員、譚業邦教授與南京大學曹毅教授合作,提出了狀態疊加交聯位點的設計策略。作者設計了具有雙重分子狀態的交聯結構,兩分子狀態熱力學屬性相近而動力學屬性截然不同。因為兩種分子狀態可以快速交換,該交聯結構呈現出一種疊加狀態,其動力學參數可以認為是兩種狀態下動力學參數的線性疊加。通過調節pH值,改變兩狀態的分布,即可在5個數量級范圍內實現對交聯位點結合/解離速率常數的定量控制,并應用于聚合物網絡粘彈性行為的調控。
通過停留-熒光表征手段,作者追蹤了交聯位點的組裝過程。在不同pH值下,組裝速率差異顯著。其中,熒光強度曲線隨時間呈單指數而不是雙指數衰減,表明兩分子狀態是疊加而不是分離的。并且,不同pH值下的結合/解離速率常數也可以由狀態疊加模型進行很好的擬合,進一步驗證了狀態疊加的設想。
隨后,作者進一步將該交聯位點引入到聚合物網絡當中。在四面體型聚合物網絡當中,聚合物網絡的流變性質可以通過改變體系pH值調控。通過引入解離速率常數,不同條件下的流變曲線可以被歸一化,表明該策略對聚合物網絡流變行為的調控是定量的。而在隨機聚合物網絡中,網絡的靜態力學性質也可以得到有效調控。
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