De invloed van de peptoïdesequentie op de mechanismen en kinetiek van 2D-assemblage

Tweedimensionale (2D) materialen hebben unieke fysieke en chemische eigenschappen en potentieel voor een breed scala aan toepassingen. Peptoïden, een type molecuul, vormen een klasse van sequentiegedefinieerde polymeren die biologische verbindingen nabootsen en zichzelf kunnen assembleren tot 2D-kristallijne platen met ongebruikelijke eigenschappen, zoals een hoge chemische stabiliteit en het vermogen om zichzelf te repareren.

Een onderzoek, gepubliceerd in ACS Nanoonderzoekt het effect van peptoïdesequenties op de mechanismen en kinetiek van hun 2D-assemblage op mica-oppervlakken en hoe moleculaire interacties de assemblagekinetiek veranderen.

2D-materialen hebben een groot potentieel voor een verscheidenheid aan toepassingen in velden zoals chemische sensing, katalyse, energieopslag en biomedische technologie. Daarom zijn er aanzienlijke inspanningen geleverd om de mechanismen en kinetiek van hun vorming te onderzoeken om hun volledige potentieel te realiseren.

De bevindingen van dit onderzoek suggereren dat sequentiedetails, de locatie van geladen groepen en interacties met het onderliggende substraat een aanzienlijke invloed hebben op de thermodynamische stabiliteit en assemblagekinetiek van deze materialen.

Door de relatie tussen de peptoïdesequentie en de mechanismen van hun assemblage, en de resulterende structuren, te onthullen, kunnen we belangrijke kennishiaten opvullen en de deur openen voor toekomstig onderzoek naar co-assemblage met functionele componenten.

Er is veel belangstelling voor het beheersen van de syntheseroutes van 2D-materialen vanwege de breedte van de potentiële toepassingen die ze hebben in een breed scala aan vakgebieden. 2D-assemblages van peptoïden, die structuren hebben die lijken op die van peptiden, zijn zo’n klasse van materialen.

In deze studie onderzochten onderzoekers het effect van peptoïdesequenties op de mechanismen en kinetiek van 2D-assemblage op mica-oppervlakken met behulp van in situ atomaire krachtmicroscopie en tijdsopgeloste röntgenverstrooiing. Ze onderzochten drie verschillende peptoïdesequenties die amfifiel waren, hydrofobe en hydrofiele blokken hebben en zichzelf kunnen assembleren tot 2D-vellen.

Uit het onderzoek is gebleken dat de vorming van deze peptoïde sequenties op mica begint met de afzetting van aggregaten die zich verspreiden tot eilandjes en die kristalliseren via bekende processen.

De resultaten toonden ook verschillende kenmerken van elke peptoïdesequentie, evenals de significante verschillen die ontstaan ​​door interacties met het oppervlak: de sequentie die het langzaamst samenkomt in bulkoplossing en het meest oplosbaar is, groeit het snelst op het mica-oppervlak en wordt het minst oplosbaar, waarbij er vrijwel geen loslating optreedt. Dit betekent dat zodra een groeieenheid zich aan de rand van het eiland hecht, het zeer onwaarschijnlijk is dat deze loslaat.

Over het geheel genomen geven de bevindingen van dit onderzoek aan dat sequentiedetails, met name de locatie van geladen groepen, en interacties met het substraat de thermodynamische stabiliteit en 2D-assemblagekinetiek aanzienlijk kunnen veranderen.