Новости химической науки > Новый клей на основе ДНК

Исследователи из Университета Иллинойса разработали новый тип клея на основе ДНК. В новом адгезиве используются пары азотистых оснований, которые моделируют природные азотистые основания, но, при этом, связываются друг с другом прочнее, чем пары аденин-тимин и гуанин-цитозин. Новый материал может привести к созданию бытовых клеев, более мощных, чем привычные «момент» и «суперклей».

Стив Циммерман (Steve Zimmerman), возглавлявший исследование, отмечает, что исследователи из его группы хотели выяснить связь между связыванием на наноразмерном уровне и адгезией на уровне макроскопическом, в особенности – может ли увеличение энергии связывания элементов на границе раздела фаз привести к увеличению степени адгезии на макроскопическом уровне.

Две модели пар ДНК прочно связываются друг с другом за счет системы из четырех водородных связей. (Рисунок из J. Am. Chem. Soc., 2013, DOI 10.1021/ja4005283)

Исследователи предположили, что, модифицировав поверхности аналогами ДНК, возможно создать исключительно прочные обратимые соединения. Результаты расчетов позволяли предположить, что прочность связывания двух поверхностей, полностью покрытых комплементарными парами оснований при условии образования связи между этими парами будет очень большой. Циммерман поясняет, что теоретически для прочности такого адгезива прогнозировалась величина, близкая к прочности стали.

Для проверки теоретических предсказаний исследователи нанесли одни компоненты пары, моделирующие азотистые основания ДНК, на поверхность стекла, а другие – на полимерную матрицу полистирола, использовавшегося как первичный адгезив. Было обнаружено, что введение таких комплементарных компонентов значительно увеличивает адгезивные способности композиционного клеящего материала; более того – до того, как сила сцепления понижается до уровня немодифицированного полистирола, «склеенные» поверхности можно отделить друг от друга и повторно склеить три раза.

Джонатан Стид (Jonathan Steed), специалист по супрамолекулярной химии из Университета Дарема высоко оценивает возможности новой системы, говоря, что адгезив нового типа выгодно отличается от существующих благодаря возможности обратимого связывания и разнообразия вариантов нековалентных взаимодействий. Он подчеркивает, что ему кажется уникальным то обстоятельство, как системы слабых по отдельности водородных связей, действуя кооперативно, могут обеспечить очень прочную связь на макроуровне.

В настоящее время исследователи из Иллинойса планируют изучить такие покрытия поверхности, которые могут усилить водородное связывание. Они надеются найти очень прочный адгезив, который при этом обладал бы полностью обратимым действием за счет добавки растворителя, способно разрушить водородные или иные межмолекулярные связи.

Источник: J. Am. Chem. Soc., 2013, DOI 10.1021/ja4005283

метки статьи: #межмолекулярные взаимодействия, #нанотехнологии, #новые материалы, #супрамолекулярная химия