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从3-D到2-D以及从背面到背面 脂质球可逆地转换为超薄薄片

东京工业大学(Tokyo Tech)和东京大学的科学家们开发了一种将3D脂质囊泡可逆转化为2D超薄纳米片的技术。稳定的纳米片和可逆的2-D-3-D转换过程均可在制药,生物工程,食品和化妆品科学中找到各种应用。

令人惊讶的最新技术进步和新颖的工程应用与材料科学领域的进步齐头并进。纳米级(即十亿分之一米的数量级)材料的设计和操纵已成为热门话题。尤其是,纳米片是具有范围从几微米到毫米的表面的超薄2-D平面结构,由于其优异的机械,电和光学性质,近来引起了很多关注。例如,有机纳米片具有作为生物医学或生物技术工具的巨大潜力,而无机纳米片可用于能量存储和收集。

但是,如何以可控和可逆的方式将2-D纳米片结构转变为分子3-D结构呢?东京理工大学和东京大学的科学家已经对这种可逆的2-D / 3-D转换过程进行了研究,其动力来自其潜在的应用。在发表于《高级材料》上的他们的研究中,他们首先致力于通过两种化合物的协同作用将球形脂质囊泡(气泡状结构)转化为二维纳米片:一种称为E5的破坏膜的酸性肽和一种称为聚乙二醇的阳离子共聚物。 (烯丙胺)-接枝葡聚糖(或简称PAA-g-Dex)。然后,他们试图将脂质纳米片还原回其3-D 囊泡通过修改特定条件(例如pH值)或使用酶(图1)来形成,发现该反应是可逆的。

因此,通过各种实验,科学家阐明了使这种可逆转化成为可能的机理和分子相互作用。在水性介质中,平面脂质双层趋于不稳定,因为它们的一些疏水性(疏水性)尾巴暴露在边缘,导致形成了更稳定的囊泡(图2)。但是,肽E5在借助PAA-g-Dex折叠成螺旋结构时会破坏这些囊泡的膜,从而形成2-D纳米片。在稳定它们的关键过程中,这对化合物在纳米片的边缘结合成带状结构。领导这项研究的丸山厚史教授解释说:“在存在E5和PAA-g-Dex的情况下观察到的薄板结构中,

科学家的实验表明,纳米片非常稳定,柔软而薄。这些是在生物膜研究和应用中有价值的特性。例如,通过将2D-D转换为片状然后再转换为球状,可以使用2-D-3-D转换过程将分子(例如药物)封装在囊泡中。丸山教授总结说:“脂质囊泡既可用于制药,食品和化妆品科学领域的基础研究,也可用于实际应用。控制纳米片和囊泡形成的能力将在这些领域中发挥作用。” 无疑,提高我们操纵纳米世界的能力将为我们的生活带来积极的宏观变化。

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